盾构隧道点云模块化提取方法

针对盾构隧道模块提取,本文提出了一种结合Hough直线检测和图像匹配的提取方法。首先基于RANSAC算法实现盾构隧道进行圆柱展开,并对张开的隧道点云二值化;然后采用带限制条件的Hough变换算法实现盾构隧道环的提取;最后基于隧道环片内封顶模块和邻接模块中部螺栓孔数和螺栓孔布局的特殊性匹配模块,结合环片构造尺寸精确提取模块点云。通过扫描某地铁获取的点云数据试验对本文算法进行验证。结果表明,本文算法可有效实现盾构隧道模块化提取。     

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。     

基于椭圆柱面模型的隧道点云滤波方法

由于地铁盾构环片附着了大量的螺栓和螺丝以及隧道内壁上安装的大量金属支架、电器设备等附属物,使得获取的激光点云数据包含了大量的非隧道内壁点(以下简称非点),从而影响到隧道点云在形变监测、三维建模等方面的应用。本文提出基于区域分割的椭圆柱面模型方法来滤除非点,将地铁隧道横截面视为椭圆(根据盾构施工特点),利用获取的隧道原始点云数据提取出隧道中轴线,并沿隧道中轴线正交方向将点云分割为等间隔区域,然后利用各区域的点云分别迭代拟合为椭圆柱面,从而实现对隧道内壁非点的自动滤除。实验结果表明,该方法能够有效滤除隧道内的非点,为三维激光扫描技术用于地铁隧道形变监测提供高质量的点云数据。     

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。     

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。     

基于空间圆模型的隧道全局中轴线提取方法

隧道中轴线不仅能够检核隧道竣工测量,而且在隧道变形监测中其精度直接影响横断面提取的准确性。本文提出一种精确提取隧道全局中轴线的方法:首先将隧道三维点云投影至水平面形成平面点云,并采用Delaunay三角网算法获取点云边界;其次利用点云边界中转折点间的距离与隧道直径的关系提取出隧道边界线;然后依据隧道边界和中心的几何关系提取出水平中轴线,并以此提取隧道横断面;最后对隧道横断面进行空间圆模型拟合生成隧道中轴线。通过实验分析,本文方法能够适应于长距离、弯曲型隧道,为隧道中轴线提取研究提供借鉴依据。     

基于LiDAR点云的铁路隧道横断面提取

针对三维激光扫描技术在铁路隧道限界分析和收敛分析等应用中关键的点云横断面的快速提取问题,本文提出了适应马蹄形铁路隧道的断面快速提取方法.该方法利用铁路钢轨来确定隧道横断面的方向,并利用RANSAC方法完成隧道断面点云的分类,并完成铁路隧道边墙断面的提取.通过实际铁路隧道的Lidar点云对提出的方法进行试验.实验结果表明...     

基于粒子群优化算法的圆柱体拟合方法

为了解决工程测量中圆柱体拟合问题,提出了基于粒子群优化算法的圆柱体拟合方法.相较于传统的最小二乘法,该方法原理简单,实现方便,不依赖于初值选取.为验证该算法的有效性,利用隧道环片点云数据进行了实验.结果表明,该算法收敛速度快,拟合精度与最小二乘法相当,能满足实际工程测量中圆柱体拟合的应用需求.     

越江盾构隧道结构形变分析与预测

首先通过分析三维激光扫描技术逐环获取的某越江盾构隧道汛期多期水平直径收敛变形与沉降数据,研究越江盾构隧道结构形变与水位相关性关系。然后讨论不同水位情况下盾构隧道收敛变形和道床沉降的趋势,通过汛期监测数据对比分析,得出水位升高状态下导致隧道水平直径收敛变形和沉降增大,水位下降后,水平直径收敛变形呈现回归趋势,并针对盾构隧道水平直径收敛与沉降提出加固措施。最后为预测隧道水平直径收敛变化情况,搜集往期隧道管片水平直径数据,通过Python 运行灰色算法程序预测未来隧道管片水平直径,实现了盾构隧道水平直径收敛精度为1 mm时的精准预测。