【摘要】：傳統(tǒng)監(jiān)測建筑工程變形的方法有常規(guī)地面測量方法、GPS測量方法、攝影測量方法等。這些方法雖都有較好的應(yīng)用,卻仍是單點(diǎn)式和影像式的數(shù)據(jù)采集模式。單點(diǎn)式數(shù)據(jù)采集模式監(jiān)測覆蓋面較小,難以表達(dá)監(jiān)測對象的整體形變信息。影像式數(shù)據(jù)采集模式監(jiān)測覆蓋面較廣,但精度不高。相比之下利用三維激光掃描技術(shù)采集建筑物表面數(shù)據(jù)時(shí)效率更高、范圍更廣、人力要求更低,且能以一定的精度獲取建筑工程的整體形變信息。因此,研究三維激光掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理顯得十分重要,本文對此提出了一種基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的隧道工程整體變形分析方法。 該方法以地面型三維激光掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源,共包括5個(gè)部分：基于公共控制點(diǎn)的點(diǎn)云坐標(biāo)系歸化、加權(quán)分層的點(diǎn)云壓縮、基于斜率收斂的隧道的斷面截取、隧道超欠挖計(jì)算和隧道變形分析。在坐標(biāo)系歸化過程中,根據(jù)多個(gè)控制點(diǎn)平差計(jì)算旋轉(zhuǎn)參數(shù),保證了坐標(biāo)系歸化過程中的準(zhǔn)確性。在點(diǎn)云壓縮過程中,把加權(quán)分層的點(diǎn)云壓縮方法與傳統(tǒng)的八叉樹分割的點(diǎn)云壓縮方法進(jìn)行對比,證明了加權(quán)分層的點(diǎn)云壓縮算法更適用于隧道等長大線型工程的點(diǎn)云數(shù)據(jù)壓縮。在隧道斷面截取過程中,實(shí)現(xiàn)了由斜率限差的迭代計(jì)算來控制隧道中心線的擬合精度,其中還引入了顧及三個(gè)坐標(biāo)方向的最小二乘平面擬合方法。在超欠挖計(jì)算與檢測過程中,通過對隧道斷面的面積進(jìn)行檢測,聯(lián)合隧道斷面半徑的變化值進(jìn)行斷面的收斂變形分析。最后對傳統(tǒng)的變形分析方法進(jìn)行了改進(jìn),將固定單點(diǎn)變形分析方法拓展為整體變形分析方法。 針對上述的方法,開發(fā)了隧道工程三維激光掃描數(shù)據(jù)處理原型系統(tǒng),此軟件的主要功能是處理點(diǎn)云數(shù)據(jù),對其實(shí)施坐標(biāo)系歸化、點(diǎn)云壓縮、斷面截取、超欠挖計(jì)算、估算土方量、3DS模型演示和斷面收斂變形分析等。并采用新疆鹽水溝隧道兩期三維激光掃描實(shí)測數(shù)據(jù)對系統(tǒng)進(jìn)行可靠性驗(yàn)證。驗(yàn)證過程中分別計(jì)算了各期數(shù)據(jù)中斷面的直徑,其中絕大部分?jǐn)嗝娴闹睆降臄M合中誤差在(5.57-10.23)毫米內(nèi),超出了允許的管徑測量中誤差。說明運(yùn)用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行隧道斷面的收斂變形監(jiān)測還需進(jìn)一步的研究。但對比于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式,三維激光掃描技術(shù)在數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)采集速度和人力要求等方面都具有比較明顯的優(yōu)勢。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：P225.2;U456.3

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本文編號：2795917