利用TLS技术进行地铁隧道断面提取及变形监测分析

针对传统测量方法在地铁隧道断面提取及变形监测中存在的成果单一、过程复杂、效率低下等问题,本文采用地面三维激光扫描(TLS)技术,提出了一种基于最小二乘法曲面拟合的断面提取及变形监测分析方法。该方法以隧道中轴线为基础提取隧道连续断面,将截取的断面拟合成曲面,通过多次曲面比较,获取拟合曲面水平与垂直方向的变化尺寸,进而计算地铁隧道的变形量。以西安地铁某隧道上行区间为例进行试验,结果表明本文技术方法较传统监测方法能够快速实现隧道断面提取及变形监测,有效提升工作效率。     

基于单点扫描序列的隧道断面轮廓拟合方法研究

隧道断面易发生变形,为更好地对断面变形进行研究,本文提出基于最小二乘和三次B样条曲线的单点扫描序列隧道断面轮廓拟合方法,利用两种方法对某地铁隧道断面单点扫描序列实测数据进行处理。分析表明:在利用单点扫描序列拟合隧道断面的形态时,三次B样条曲线更适用于监测点密度较大的情况,能够提高局部的保真度;而最小二乘法则适用于监测点为无序离散的情况,能反映拟合断面整体的变形趋势,但对于线性离散点拟合效果较差。     

基于椭圆约束的隧道点云滤波

针对激光LiDAR在隧道监测中隧道壁点云滤波问题,通过移动测量系统获取隧道点云数据,提出采用联合RANSAC和稳健最小二乘的点云滤波方法。首先根据移动测量航迹对点云进行里程赋值和断面切片划分,获得点云断面数据;其次通过RANSAC算法对隧道进行圆模型拟合,初步滤除加大粗差点。最后通过椭圆约束的稳健最小二乘进行精细滤波,滤除和隧道壁距离较近的粗差点,获得隧道壁点云,并拟合出隧道壁断面参数。对滤波结果进行精度评定和拟合结果的稳健分析,说明滤波结果的有效性和鲁棒性。     

巴尔达粗差探测法在地铁限界测量中的应用

顾及限界测量在地铁铺轨线路调整中的重要性,在BJSD-3断面仪处理软件导出EXCEL文件基础上,应用最小二乘拟合圆算法对测量离散点进行拟合,采用巴尔达法过滤粗差,计算出特征线处左右偏差。考虑到算法计算循环性和重复性,利用EXCEL宏功能来实现数据自动化处理。     

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.     

基于点云的地铁隧道断面精确拟合与形变分析

针对三维激光扫描技术应用于地铁圆形、马蹄形等不同形状的隧道断面难以精确拟合和形变分析问题,提出了一种基于三次B样条曲线的隧道断面拟合分析方法,首先利用三次B样条曲线对断面进行拟合;然后根据拟合曲线提取断面特定点,实现断面形变分析。对某段地铁隧道点云数据进行断面分析表明,该方法可以快速准确地分析隧道断面的形变信息。     

地铁盾构隧道断面测量数据的处理研究

圆形盾构隧道广泛应用于城市地铁隧道工程。在隧道施工和运营过程中,由于盾构施工及各种荷载的共同影响,使隧道断面形状发生变形,接近一个离心率很小的椭圆。本文介绍了一种随机化的椭圆拟合方法,能够快速准确地对隧道断面测量数据进行处理,并结合南京地铁保护监测工程实践分析了该方法的拟合精度和适用性。     

地铁隧道断面变形分析方法研究

针对目前以单点描述隧道断面变形的不足,本文采用B样条曲线拟合隧道断面扫描数据,计算待分析部位两期曲线段的豪斯多夫距离,以各部位曲线段的整体变形信息来反映断面变形。同时根据地铁隧道断面扫描数据的特点,提出了B样条曲线拟合的主点选取方法以及非断面信息的剔除方法。最后以某地铁隧道断面扫描数据为例,通过加入模拟变形信息拟合分析,验证了该方法的有效性。     

空间圆拟合方法在地铁洞门坐标计算中的应用

将地铁洞门看成空间圆球体与空间平面相交形成的圆。首先,使用最小二乘法拟合空间洞门所在的平面;然后,利用空间平面方程作为约束条件进行最小二乘法空间圆球体拟合,即可得到空间圆方程并得到圆心坐标与半径;最后,结合上海市12号线洞门检测工程实例验证该方法的有效性。     

基于车载式激光扫描的地铁隧道结构检测

本文针对地铁隧道结构检测的基本内容和要求,基于车载式激光扫描技术研究了地铁隧道结构的检测方法.采用车载激光扫描系统采集地铁隧道的点云数据,采用基于RANSAC算法和大小尺度法线算法的组合滤波方法对点云数据进行预处理,通过对隧道点云数据的切片、拟合、展开等处理,计算并分析了地铁隧道的断面变形、收敛值、错台值及渗漏值等.研...     

地铁隧道结构断面测量方法及对比分析

地铁隧道结构断面测量的目的是准确的测出隧道开挖的实际轮廓线,并与设计进行对比从而计算超欠挖量。断面测量根据使用的仪器不同主要有断面仪法、全站仪法(机载程序或PDA控制)和三维激光扫描仪法,本文对这三种方法的数学模型、工作效率及测量精度等情况进行了对比分析,并得出了一些有益的结论。     

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。     

最小二乘法和迭代法圆曲线拟合

为了提高形变监测中圆曲线拟合的精度,该文在总结已有的圆曲线拟合方法的基础上,推导了一种基于最小二乘法的圆曲线拟合方法:以原半径与拟合半径的几何距离差值平方和最小为准则,在计算过程中再结合迭代法,在离散点非均匀采集的情况下有效地提高拟合精度。最后运用程序对模拟数据及实例数据进行了处理分析,结果证明该拟合方法是可行的。     

隧道断面截取曲面拟合优化的点云简化方法

为了提高变形监测中地铁隧道断面点截取的效率,文章提出了基于kd-tree和法向量估计的局部点云简化方法,对BaySAC算法的三维激光点云二次参数曲面拟合方法进行改进:利用kd-tree建立点云数据的空间拓扑关系,计算出每个数据点的k邻域;然后使用平面拟合方法获取法矢量;最后根据点云数据法矢量变化程度,采用法矢量自适应得到压缩后的点云数据。实验证明该方法既能较大程度地简化点云,简化结果比较均匀,又具有不破坏细小特征的特点,进一步改进了BaySAC算法的二次参数曲面拟合方法。     

最小二乘曲线拟合在变形监测中的应用

对变形测量数据进行分析,运用最小二乘曲线拟合的方法,得到了拟合多项式和拟合曲线,并评定了精度。最小二乘法是带有测量数据误差的曲线拟合中一种有效的方法。     

融合正交几何信息的非线性等式约束整体最小二乘平差及迭代算法

正交距离最小二乘和加权整体最小二乘是解自变量含误差拟合问题的两种独立准则。加权整体最小二乘与正交距离最小二乘不同,它不考虑测量点与拟合点之间的连线垂直于拟合对象的几何信息,不能确保测量点到拟合对象的距离的平方和为极小值。针对该问题,本文将正交几何信息作为约束条件融入加权整体最小二乘,提出一种约束方程带有误差改正数的非线性等式约束整体最小二乘平差法。首先,把加权整体最小二乘平差的函数式看作是非线性方程,连同正交几何约束方程一并线性化,得到线性的平差函数方程;然后,采用拉格朗日乘数法推导其参数估计及精度评定公式,并给出迭代计算算法;最后,以平面直线拟合为例,对本文方法和计算算法进行验证。试验结果表明:①本文方法和算法具有可行性;②与加权最小二乘和加权整体最小二乘相比,本文方法计算的测量点到拟合直线的垂直距离平方和最小;③本文方法计算的测量点到拟合直线的距离与测量点到拟合点的距离相等。     

一种改进RANSAC算法的三维激光扫描断面直径提取方法

传统方法检测轨道交通结构信息周期长、作业效率低,而移动式三维激光扫描速度快但数据量大,计算效率低。本文针对地铁盾构断面的特点提出了一种改进RANSAN算法的三维激光扫描断面直径提取方法,该方法有效减少了算法的迭代次数,提高了计算效率,同时通过改进RANSAC的算法获取隧道最大断面直径与TM50全站仪获取的隧道最大断面直径进行对比分析,试验结果表明：基于改进的RANSAC算法提取隧道最大断面直径具有较高的精度和可靠性,可为地铁隧道变形监测提供有力的数据支撑。     

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。     

一种多圆目标的联合检测方法

本文针对现有的几种用于圆检测的方法在检测多个圆时效果不理想,提出了一种运用Hough变换和最小二乘拟合联合检测的新的圆检测方法,它是首先用改进的Hough变换进行粗检测,再用最小二乘拟合进行精确检测,既利用了Hough变换检测多个圆的优势,又利用了最小二乘拟合不能检测多个圆但检测精度高的特点,所以该方法对于多个圆的检测,具有较强的适应能力。     

地铁隧道断面测量内外业一体化技术研究与应用

传统的地铁隧道断面测量方法外业操作复杂,内业计算繁琐,效率低下,数据质量不高,已不能满足现代化的地铁建设需要。本文结合北京地铁8号线三期工程,介绍一种隧道断面内外业一体化的方法,并给出了该方法的具体操作流程。此法可以简化断面测量的过程,实现断面测量外业测量和内业数据处理的自动化,极大提高工作效率和数据质量。