基于RANSAC算法的地铁隧道点云数据滤波

三维激光扫描技术能够快速、有效地获取隧道点云数据,可用于提取地铁隧道的形变信息,但隧道点云数据中包含着噪声点、离群点,需要滤波去除,目前已有滤波算法不适用于隧道环境。文中采用统计特征去除部分噪声点,利用区域增长方法初步提取隧道壁部分点云作为RANSAC算法种子点,进一步利用RANSAC算法拟合数学模型提取隧道壁全部点云数据,并利用RANSAC点云拟合模型对隧道盾构体施工精度进行评估。实验结果表明了方法的有效性。     

基于二次曲线拟合的隧道激光点云滤波方法及其应用

提出了利用二次曲线拟合地铁隧道中轴线方法, 建立了地铁里程与隧道盾构环片之间的对应关系。首先沿中轴线对隧道盾构环片进行分割, 针对分割后盾构片上附着的金属支架等噪声点, 提出基于隧道设计半径的粗滤噪和基于多项式拟合的精滤噪相结合的滤噪方法, 然后对滤噪后的两期隧道点云分别建立数字表面模型(DSM)并进行叠加分析, 获取不同里程处的隧道形变情况。试验表明, 该方法可获得地铁隧道内任意处的形变量, 可为相关研究工作提供借鉴。     

基于断面基准面点云模型的隧道管片分割与断面提取

隧道变形的精确测量对于掌握隧道衬砌结构的变化及其发展规律、保障隧道的安全运行具有重要意义。本文首先借助轨载移动三维激光测量系统获取地铁隧道的激光点云,结合隧道呈柱面的几何特点,提出一种基于断面基准面投影的盾构隧道点云模型构造方法;然后利用断面基准面点云的高度梯度与三维特征分割隧道管环并提取隧道断面,从而获取盾构隧道的连续横断面,为隧道变形监测提供基础。     

基于三维激光扫描的地铁隧道连续形变监测数据处理软件系统

利用地基三维激光扫描技术所具有的“形测量”特点,结合高精度、高空间分辨率的多时相点云数据,实现地铁隧道连续形变监测数据处理的软件系统。系统的主要功能包括：点云拼接、隧道中轴线拟合、断面连续截取、形变分析以及成果输出等。结合对上海某地铁隧道的多期激光扫描数据的处理,展示软件的主要功能和技术流程,最后对系统的应用前景进行阐述。     

移动三维激光扫描技术在盾构隧道收敛监测中的应用

盾构隧道收敛监测是地铁运营检测的重要监测部分。针对收敛尺、全站仪、断面仪和巴塞特收敛系统、站式扫描仪等传统监测设备和监测方法的缺陷，本文提出一种基于移动三维激光扫描的新型收敛监测方法。移动三维激光扫描技术是利用二维断面扫描仪结合移动轨道车、惯性导航定位及编码器等多种传感器协同作业，通过人工推行扫描的方式全面获取隧道结构点云数据。结合自动化点云处理软件对管片断面收敛进行分析，实现地铁隧道收敛的快速全面监测，弥补了传统收敛监测效率低、断面监测不完善的缺点。工程应用实例结果表明，该方法不仅可以实现隧道收敛快速、高效监测，而且获取的海量点云数据可进一步深度挖掘，为地铁隧道的安全监测提供基础数据，保障地铁安全运行。     

基于TLS的盾构隧道收敛测量研究

盾构隧道施工完成后的收敛测量是一项十分重要的工作。文中以某在建盾构隧道为研究对象,研究采用地面三维激光扫描技术(Terrestrial laser scanning,TLS)进行收敛测量的方法与步骤。应用TLS获取隧道管片表面的点云数据,对点云数据进行配准、消噪、建模等处理;采用Ransac算法和最小二乘算法提取隧道点云数据的中轴线;根据点到平面的距离获取断面点,应用椭圆方程以及最小二乘的方法对断面点进行拟合;最后,利用直线与椭圆交点获取不同方向上的隧道半径,完成收敛测量。研究结果表明,应用TLS技术可以快速、准确、详尽地获取盾构隧道的收敛情况。     

一种局部最优邻域法向量估算的巷道点云去噪方法

针对三维激光扫描技术在获取巷道内壁点云数据时会包含大量非巷道内壁点，无法快速有效地获取巷道围岩形变信息的问题。该文提出一种基于局部最优邻域法向量估算的巷道点云去噪方法，该方法采用自适应邻域半径的主成分分析算法，提高了点云法向量估算的精度和方向一致性，较好地解决了区域生长算法提取巷道内壁点云时存在的孔洞过多与噪声点云去除不彻底的问题，实现了巷道内壁点云较为完整的获取。通过不同类型的巷道点云数据进行验证，结果表明，该方法能够有效地去除非巷道内壁点云，提高巷道内壁点云获取的精度。     

三维激光扫描在地铁隧道形变监测中的应用

提出利用三维激光扫描点云截取隧道横断面拟合椭圆进行形变监测的方法。方法分为隧道中轴线提取,连续断面截取和椭圆拟合。隧道中轴线通过点云在水平面上投影后搜索的上下边缘点分别拟合二次曲线求均值得到;沿隧道中轴线设定等距间隔点,在间隔点处以中轴线正交方向截取断面;对截取的断面拟合椭圆并与设计值比较进行形变分析。实验表明,方法可以充分利用点云的大数据量特征,获得隧道内任意处的断面,是对目前监测方式的有益补充。     

激光点云在地铁盾构隧道病害诊断中的应用

移动式三维激光扫描技术在地铁盾构隧道安全监测工作中应用较为成熟。本文以地铁盾构隧道监测点云数据为基础进行研究，实现了地铁盾构隧道病害智能诊断。首先通过激光点云生成灰度图像；在此基础上运用卷积神经网络CNN，对地铁盾构隧道中的渗漏水和裂缝的识别技术进行了深入研究；最终生成隧道病害智能诊断系统，为地铁安全运营提供了智能监测方法，有效提高了我国地铁运营监测的技术水准。     

利用三维点云数据的地铁隧道断面连续截取方法研究

提出了一种可应用于变形监测的基于三维激光点云的隧道断面连续截取方法.该方法分为点云拼接、中轴线提取和断面截取.隧道中轴线的提取通过随机采样一致性算法和最小二乘平差算法完成;断面截取过程先基于隧道轴线信息调整隧道姿态,再对隧道数据采取局部曲面拟合进行,其中引用了限制最小二乘算法和随机采样一致性算法.采用RIEGL VE-400获取的地铁隧道点云数据进行了验证.实验证明了本文方法在三维激光扫描技术的应用方面具有一定的实践意义.     

移动激光扫描技术下的隧道横断面提取及变形分析

移动激光扫描技术具有获取数据速度快、点密度大、精度高、无需拼站等优点,本文利用该技术获取的点云数据对隧道形变检测方法进行了研究和应用。首先,结合边界检测算法和随机抽样一致性算法计算隧道的空间中轴线,在此过程中省去了传统方法中对大量点云进行旋转的过程。其次,采用k近邻法计算各断面的缓冲区对点云进行分块,并利用投影法构建断面点集,提高了断面点集获取的速度。最后,提出了一种迭代椭圆拟合去噪的方法,在拟合出断面线的同时去除了噪声。最终通过与全站仪获取的断面数据进行对比验证了该方法的精度并将其应用在某段圆形盾构隧道上,采用隧道检测小车获取点云数据,每隔2 m截取一个断面,然后通过与理论断面的对比分析了隧道的形变情况。     

基于图像分割的地铁隧道渗漏水快速检测

地铁隧道具有线路长、地质环境复杂、环片数量多、检测作业时间短等特点.隧道结构渗漏水病害检测是保障地铁隧道安全的重要工作,传统人工巡查检测方法检测速度慢,需耗费大量的人力物力,不能满足地铁更好运营需求.为提高隧道渗漏水检测效率,更好地适应轨道交通运营需求.本文依托高速移动三维激光扫描技术获取点云数据,提出局部图像分割方法,获取隧道渗漏水病害信息.首先通过空间变换法将三维点云数据转换为二维正射影像,采用图像二值化处理算法增强隧道渗漏水病害区域的边缘信息;然后利用区域描述算法对图像内的渗漏水区域进行分析,获取渗漏水病害区域的大小和里程信息,从而达到自动化识别隧道结构病害.研究结果表明,本文方法可快速检测地铁隧道内渗漏水病害的位置、面积等信息,节约检测时间和检测成本的同时保证了检测结果的准确性.     

基于激光点云的隧道断面连续提取与形变分析方法

地铁施工、运营阶段的监控量测,可有效保障隧道结构的稳定与周围环境的安全。现有的收敛计、全站仪等变形监测手段,虽然可以得到高精度的观测数据,但获取的监测点位过于稀疏,难以全面反映隧道整体的形变特征。本文将三维激光扫描技术用于地铁隧道形变监测,提出了基于激光点云的隧道断面连续提取与形变分析方法,并对提取的两期断面进行了形变分析,试验结果表明该方法能够更直观地表现隧道整体变形,研究成果可为隧道形变动态监测提供借鉴。     

基于地面激光扫描仪的隧道断面提取研究

近年来,将三维激光扫描技术应用于地铁变形监测成为研究的热点.面对海量点云数据,如何提取隧道断面是成功运用该技术的关键.据此,本文采用三维激光扫描技术扫描隧道,获取隧道整体点云数据,并提出一种获取隧道任意位置断面变形的新方法.以某地铁监测数据为例实验分析,提取隧道断面图,实验证明了该方法的有效性.     

三维激光扫描技术在地铁隧道形变检测中的应用

地铁隧道正上方堆放大量渣土导致还未运营的线路结构产生严重形变,全站仪测量方式很难准确测绘出形变大小.提出应用三维激光扫描技术,应对隧道受损区域的检测和修复工作.首先,阐述了应用快速绝对定位方式进行点云数据采集,其次利用自行开发的隧道点云数据处理软件,进行了隧道断面切割和收敛分析;最后分析了三维激光扫描仪对比全站仪进行隧...     

利用点云构建隧道断面的形变监测方法

提出了一种利用激光点云数据提取隧道断面并进行叠加分析的隧道形变监测方法。首先对获得的隧道点云在XOY面和YOZ面的投影中值进行了二次多项式拟合,提取出隧道中线作为基准;然后根据中线构建了隧道内壁任意位置的断面,并对同一位置不同时期的隧道断面进行了叠加分析,得到了隧道的整体形变情况。通过与常规监测方法结果进行对比分析,验证了该方法的有效性,且能够更直观地表征隧道的体变形状况。     

基于移动三维扫描的地铁隧道快速全方位变形检测方法研究

地铁隧道保护监测是城市轨道交通正常运营的重要保障,现行以静站式设站、相邻测站逐站拼接的隧道变形、收敛等三维激光扫描监测方法虽然渐渐成熟起来,但逐站拼接带来的误差累积和缓慢的作业效率仍然是地铁隧道保护监测的瓶颈。本文在分析移动式三维激光扫描技术原理和优势的基础上,研究了移动式三维激光扫描技术用于地铁隧道点云数据快速采集方法,提出了基于隧道椭圆参数模型的改进RANSAC算法,通过对隧道断面点云数据去噪、拟合、提取地铁隧道变形信息,进而实现断面变形分析。结果显示该方法可以快速、全方位准确获取隧道断面数据,为地铁隧道保护监测提供了一种新型高效的技术途径。     

三维激光扫描技术在地铁圆形盾构隧道检测中的应用

从三维激光扫描仪的工作原理出发,阐述了三维激光扫描测量点云数据坐标转换优化设计,并详细介绍了三维激光扫描技术在地铁圆形盾构隧道检测中的点云数据采集流程、处理方法及成果分析,通过与传统方法对比分析验证了三维激光扫描技术在隧道检测中的精度与可靠性,并结合工程实例证明该方法能有效的获取地铁隧道断面测量、椭圆度检测、中心线等成果,为地铁后期的设计、施工、运营维护提供详细的基础资料。     

基于三维激光扫描技术的盾构隧道变形分析

为保证地铁隧道建设过程中的安全,对其进行变形监测是必不可少的工作.传统测量方法采用特征点位进行隧道断面监测,存在数据量较少、点位不够全面等缺点,且工作量较大,工作效率低.针对这一问题,本文将三维激光扫描技术应用于盾构隧道监测,利用获取的三维激光点云对盾构隧道进行监测.为验证其可靠性,将其与全站仪数据进行联合分析.实验表明,三维激光扫描系统测量断面中心坐标的点位精度为3.41 mm,横断面半轴长度与全站仪测量结果的差值小于4 mm;地铁隧道整体表现为水平外凸、竖直下沉的状态.结果显示了三维激光扫描技术的高精度、高效率等工作特点,并且能够对隧道整体变形情况进行分析,具有广阔的发展前景.     

应用TLS点云数据确定边坡特征对象区域和形变分析

针对目前主要形变监测方法监测点少、整体形变资料缺乏的不足,利用三维激光扫描仪获取边坡点云数据,通过对边坡特征对象区域识别,利用重心法计算特征对象区域的形变量大小,将形变特征对象区域转变为监测点,并分析形变特征对象区域的变形情况,弥补了传统形变监测手段在边坡监测应用和形变分析中的不足。