单圆盾构隧道移动激光扫描收敛值计算

近年来,架站式三维激光扫描技术广泛应用于盾构隧道收敛监测,但频繁换站降低了外业测量的效率。同时,在激光点云拟合计算收敛点坐标时,收敛点位置会随着隧道变形而变化,因而,点云曲线拟合难以确保得到不同时间、同断面、同收敛点坐标,影响了收敛值的精度。自主研发了一款经济适用且高效可靠的移动激光扫描监测系统,解决了架站式三维激光扫描监测效率低下的问题。针对收敛值计算方法存在的问题,详细讲解了基于隧道平铺图的收敛值计算方法,具体过程如下:首先,经过点云标准圆投影并展开,再经过图像栅格化、内插及增强处理得到隧道平铺图;其次,通过图像二值化、连通域分析、自动识别及人工纠正环缝,准确划分隧道每环点云;接下来,绘制每环管片接缝在平铺图的位置,求出每环收敛定点方位;最后,通过分管片拟合,计算收敛定点坐标并推出收敛值。计算实例表明,移动激光扫描收敛值重复结果差值均在1.5 mm以内,由此可知,提出的计算方法可用于单圆盾构隧道进行高效收敛监测,且精度可靠。     

基于移动三维激光扫描的地铁盾构环片提取与分析

随着我国轨道交通的不断发展,城市轨道交通已成为公共交通的重要组成部分。目前我国轨道交通安全主要采用全站仪和站式扫描仪等设备进行监测,具有监测效率低、监测点布设困难、对管片衬砌有损伤等缺点。移动三维激光扫描是一种新型轨道交通结构安全检测技术。本文采用移动三维激光扫描技术获取隧道内部完整结构点云数据,对移动三维激光点云进行环片提取分析,对获取的断面点云进行处理分析,得到环片变形情况。试验结果表明,该方法不仅能够获取准确的环片变形结果,而且实现了逐环提取分析,大大提高了环片监测的效率。     

移动三维激光扫描技术在隧道结构监测中应用

我国地铁隧道监测主要以全站仪为主的传统测量,监测点有限,监测过程缓慢,难以全面反映隧道结构的变形。本文针对地铁隧道结构特点,提出了一种基于新型移动式三维激光测量技术的隧道结构监测方案。首先利用移动激光扫描获取高密度点云数据;然后通过自动识别提取隧道顶部的环片拼接缝,以此为基础结合点云数据提取各环片断面信息,对环片结构进行分析;最后利用综合数据管理平台对各类监测成果进行管理分析,实现隧道结构变化的科学管理。实际工程应用表明,该方案监测结果准确、成果分析与管理更加科学,满足隧道健康监测的需求。     

地铁区间隧道三维坐标计算

本文介绍地铁区间隧道三维坐标计算思路。此方法为施工和技术部门提供依据,以保证盾构机按设计轴线正常掘进,同时为沿轴线方向布设地面沉降点提供依据。     

基于点云数据的盾构隧道竣工测量方法

隧道轴线的偏差和断面测量是地铁隧道竣工测量的重要指标。本文详细介绍了运用空间几何的方法从海量三维激光点云数据中快速、准确地提取地铁盾构隧道断面和中心点的方法,在此基础上将提取的断面点云数据与设计断面曲线进行了二维对比分析,并在北京某地铁盾构隧道中进行了验证:从三维激光点云中提取的中心点坐标与全站仪测量得到的结果相差在±3mm以内,点位精度能够达到3.43mm。结果表明该方法可达到较高的测量精度,在地铁盾构隧道竣工测量中将具有较强的实用性。     

基于三维激光扫描技术的塔型构筑物倾斜监测

为提高塔型构筑物的倾斜测量效率,提出了一种基于三维激光扫描技术的塔形构筑物倾斜变形监测方法。首先详细阐述了利用点云进行倾斜变形信息提取及扫描点位精度分析的方法;然后利用逆向工程软件(Imageware)对采集的点云进行重构,并提取构筑物轴线坐标,进而计算得到构筑物的倾斜值;最后通过全站仪前方交会精度比较实验验证了三维激光扫描技术在塔型构筑物倾斜监测中应用的可靠性。结果表明,运用三维激光扫描技术进行塔型构筑物倾斜监测的结果与传统全站仪前方交会方法测定的结果吻合,该技术在塔型构筑物倾斜监测中具有较高的实用价值。     

基于三维激光扫描的隧道变形监测方法研究

对隧道变形监测方法进行了研究,提出一种通过中轴线上节点坐标偏移的方法提取变形量,用区段拟合方法提取中轴线节点;给出了利用三维激光扫描进行隧道变形监测的实施步骤。实验分析表明,该方法切实可行,满足变形监测的精度要求。     

隧道施工断面快速测量方法

在隧道施工断面测量过程中,在最小投入的前提下,采用极坐标法能够及时为施工提供可靠的测量数据,准确地指导断面施工。而三维坐标段落法,只需测量任意点的三维坐标即可计算其偏差,全面地反映整个段落任意桩号各个点的超欠挖情况。     

地铁盾构隧道洞门钢环圆心坐标的精确测定

给出了测定与计算钢环圆心坐标和半径的方法,按照最小二乘原理进行求解,并根据实际数据进行了验证和分析,实现了地铁盾构隧道洞门钢环圆心坐标的精确测定。     

地铁区间隧道三维坐标计算

本文介绍地铁区间隧道三维坐标计算思路,借助计算机处理打印成册。为施工和技术部门提供依据。以保证盾构机按设计曲线正常掘进。同时为沿轴线方向布设地面沉降点提供依据。     

地铁区间隧道三维坐标计算

本文介绍地铁区间隧道三维坐标计算思路,借助计算机处理打印成册。为施工和技术部门提供依据,以保证盾构机按设计曲线正常掘进。同时为沿轴线方向布设地面沉降点提供依据。     

静站式与移动式三维激光扫描的精度对比分析

针对传统隧道变形监测周期长、工作量大、覆盖率低,而三维激光扫描具有效率高、点位全、方便快捷的特点,利用静站式与移动式三维激光扫描分别对控制点坐标进行提取,并对其精度进行评估。实验结果表明,X方向上静站式与移动式三维激光扫描的最大偏差分别为5.9 mm和9.9 mm;Y方向上静站式与移动式三维激光扫描的最大偏差分别为5.6 mm和9.7 mm; H方向上静站式与移动式三维激光扫描的最大偏差分别为5.6 mm和10.0 mm。静站式三维激光扫描仪测得的控制点坐标偏差平均值分别为4.32 mm、4.84 mm和4.49 mm;移动式三维激光扫描仪测得的控制点坐标偏差平均值分别为7.59 mm、7.37 mm和8.00 mm。     

沉管沉放的实时监测

介绍了在沉管隧道施工中,实时监测沉管沉放的一种测量方法.它利用全站仪观测数据,通过坐标系之间的坐标转换,实时计算沉管管体特征点的坐标,从而对沉管的沉放过程进行实时监测.     

基于机器学习的多施工参数盾构施工姿态预测

针对盾构施工过程中参数易变、轴线难以预测控制的问题,本文提出了基于机器学习的多施工参数盾构施工姿态预测方法,分析了在复杂环境下影响盾构姿态掘进施工的参数,以及掘进参数和盾构姿态内在的关联关系,建立了盾构姿态预测模型,实现了盾首盾尾中心坐标与设计轴线的偏差计算;最后结合某地铁施工段,验证了该预测模型的可行性.     

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.     

多向前方交会与单隐层神经网络结合的近景前方交会法

针对三维坐标求解精度受非线性误差影响的问题,提出了一种多像前方交会与单隐层BP神经网络相结合的方法。基本过程为:①在样本点真实世界坐标已知的条件下,构建关于世界坐标的拉格朗日方程,对相机外参进行优化,以得到更高精度的三维坐标初值。②利用计算得到的三维坐标和真实三维坐标分别作为输入和输出参数对单隐层BP神经网络进行训练。③将三维坐标初值带入网络模型对其进行改正。试验结果表明:①相较于前方交会、稀疏光束法平差及典型神经网络方法,在试验装置环境视场内,本文方法解算精度较高,最大偏差为0.492 7 mm。②相较于典型神经网络方法,本文网络结构为3-6-3,结构简单且计算效率高。     

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。     

测量塔法沉管隧道沉放测控中三维坐标转换的一种新方法

沉管隧道管节沉放测控中,现有的测量塔法获取实时管节特征点坐标的方法,是先测量待沉放管节上多个塔标点实时坐标,再利用坐标转换方法求解管节特征点实时坐标.在研究测量塔法管节沉放测控原理的基础上,本文提出了一种仅测量两个塔标点三维坐标结合管节的两个倾角数据计算管节特征点实时坐标的方法,该方法实现了管节独立坐标系与施工坐标系两个空间直角坐标系间的转换,具有不受坐标系间旋转角度值大小限制和模型简单的优点.推导了该方法的数学模型,并利用AutoCAD模拟数据进行计算实验,证明了本文方法的正确性.     

甚长基线干涉测量天线参考点和轴线偏差监测方法探讨

高精度监测VLBI天线参考点和轴线偏差等参数,对提高VLBI台站坐标测定精度及天测、测地VLBI资料解析精度等具有重要意义.常规监测方式占用望远镜工作时间,监测效率低,所得参数精度较差.文章提出通过参数化VLBI天线的旋转运动建立天线固连合作目标在局域网中坐标数学模型的方法,有望实现全天候、全自动监测;考察了代表性数学模型,在观测方程构建、解算参数设置和约束条件选取等方面提出了新的见解.最后通过仿真分析,验证了对方程与参数所做调整的有效性,初步结论可供参考.     

一种隧道整体变形监测方法及其应用

提出了采用隧道多点整体监测取代传统单点监测的方法,将三维激光扫描技术应用于隧道变形监测领域,介绍了作业流程和作业中应注意的问题,讨论了点云配准和坐标转换问题,给出了应用实例。研究表明,采用ICP配准方法在隧道进行外业扫描的测站距离不能超过隧道直径,外业扫描的合理分辨率以高分辨率为宜,当扫描遮挡率过大时,为了避开障碍物影响需要在隧道中心线两侧分别扫描;采用本方法可以一次快速、全面地获取隧道表面的完整数据,克服了传统方法的不足。