本文選題：三維激光掃描　切入點(diǎn)：形變監(jiān)測　出處：《河南理工大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：隨著我國城市軌道交通建設(shè)的大規(guī)模發(fā)展,地鐵工程誘發(fā)的城市繁華區(qū)地表形變已成為國家和社會(huì)高度關(guān)注的公共安全問題,尤其是軌道交通工程建設(shè)周期長、運(yùn)營時(shí)間跨度大,從而造成隧道變形因素具有多方位、多層次和時(shí)延性。本文在全面分析和總結(jié)地鐵隧道變形監(jiān)測及點(diǎn)云數(shù)據(jù)斷面信息提取方法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,研究點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波、隧道中線高精度提取、任意位置橫斷面快速構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù),旨在建立一種全新的監(jiān)測方法,尋求地鐵隧道斷面形變信息快速提取的有效途徑,為地鐵工程形變監(jiān)測及運(yùn)營維護(hù)提供借鑒。根據(jù)地鐵空間狹小、隧道內(nèi)壁異常堅(jiān)硬等特點(diǎn),本文設(shè)計(jì)并制作了適用于地鐵隧道特殊環(huán)境、可用于檢驗(yàn)三維激光掃描監(jiān)測精度的反射標(biāo)貼,并據(jù)此建立了地鐵隧道精密控制網(wǎng)。針對(duì)激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)特點(diǎn),本文提出采用基于統(tǒng)計(jì)特征的濾波原理結(jié)合條件歐氏聚類濾波方法,建立了隧道點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波算法模型,有效剔除了地鐵盾構(gòu)環(huán)片上的“非點(diǎn)”(如螺絲螺栓、金屬支架等);利用改進(jìn)的ICP算法對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)了隧道三維表面模型(DSM)和數(shù)字高程模型(DEM)的高精度構(gòu)建。本文提出對(duì)隧道區(qū)間點(diǎn)云在XOY面和YOZ面的投影中值進(jìn)行二次多項(xiàng)式擬合提取出隧道中線,并根據(jù)中線構(gòu)建隧道內(nèi)壁任意位置的斷面,實(shí)現(xiàn)了地鐵隧道全方位的空間變化信息的精準(zhǔn)表達(dá)。本文利用地面三維激光掃描技術(shù)在實(shí)驗(yàn)區(qū)開展對(duì)地鐵隧道斷面形變監(jiān)測有效性的相關(guān)驗(yàn)證工作,通過對(duì)兩期監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和定量分析,表明了該方法的可行性和實(shí)用性。
[Abstract]:With the large-scale development of urban rail transit construction in China, the surface deformation induced by subway engineering has become a public safety problem of great concern to the country and the society, especially the construction period of rail transit project is long. The operation time span is long, which causes the tunnel deformation factors to have multi-orientation, multi-level and time-ductility. Based on the comprehensive analysis and summary of the subway tunnel deformation monitoring and point cloud data section information extraction methods at home and abroad, the paper analyzes and summarizes the present situation of the research at home and abroad. The key technologies of point cloud data filtering, high precision extraction of tunnel midline and rapid construction of cross section at any position are studied. The purpose of this paper is to establish a new monitoring method to find an effective way to extract the deformation information of subway tunnel section quickly. This paper provides a reference for the deformation monitoring and operation maintenance of subway engineering. According to the characteristics of the small space of the subway and the unusual hardness of the inner wall of the tunnel, this paper designs and makes a special environment suitable for the subway tunnel. It can be used to test the accuracy of 3D laser scanning and monitoring. Based on this, the precision control network of subway tunnel is established. According to the characteristics of laser point cloud data, In this paper, the filtering principle based on statistical characteristics and conditional Euclidean clustering filtering method are used to establish the filtering algorithm model of tunnel point cloud data, which effectively removes the "non-point" (such as screw bolt) on the shield ring of subway. Metal supports, etc., using improved ICP algorithm to register point cloud data, The high precision construction of tunnel 3D surface model (DSM) and digital elevation model (DSM) is realized. In this paper, the projection median of tunnel interval point cloud on XOY surface and YOZ plane is fitted by quadratic polynomial fitting to extract the tunnel midline. At the same time, according to the middle line, the section at any position of the inner wall of the tunnel is constructed. In this paper, the three-dimensional laser scanning technology is used to verify the effectiveness of deformation monitoring of subway tunnel section in the experimental area. The feasibility and practicability of the method are proved by statistical and quantitative analysis of the two periods of monitoring data.
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U456.3

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本文編號(hào)：1694699