將三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用于盾構(gòu)隧道變形監(jiān)測中,提出了一種盾構(gòu)隧道斷面連續(xù)提取以及變形分析的方法。首先對拼接完成的點(diǎn)云數(shù)據(jù)利用隨機(jī)采樣一致性算法提取隧道局部中軸線,基于中軸線對隧道姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整以截取隧道斷面,然后通過聚類去噪算法,基于點(diǎn)到中軸線的距離和灰度值對斷面點(diǎn)云進(jìn)行去噪處理,最后對批量預(yù)處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)采用橢圓擬合算法獲取隧道相對變形信息,提取各斷面收斂變形信息,同時(shí)基于斷面各點(diǎn)變形值生成三維變形云圖。采用徠卡Scanstation c10獲取上海地鐵10號線隧道點(diǎn)云數(shù)據(jù),實(shí)驗(yàn)證明本文所提出的方法在隧道斷面變形監(jiān)測方面具有實(shí)踐意義,變形監(jiān)測精度滿足工程需求。 

【文章來源】：地下空間與工程學(xué)報(bào). 2020,16(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

隧道斷面提取與變形研究算法流程圖

通過統(tǒng)計(jì)一環(huán)管片238萬余點(diǎn)到軸線的距離，得到其距離分布圖如圖6所示。由圖可知，管片內(nèi)壁點(diǎn)云主要集中在距中軸線2.6～2.8m處，這與隧道半徑R=2.75 m十分符合。在距離為2.0～2.2 m、2.4～2.6 m之間也存在一定數(shù)量的點(diǎn)云分布，這些點(diǎn)云基本上都是由隧道內(nèi)部附屬設(shè)施以及水泥路面產(chǎn)生，可以通過設(shè)置一定的距離閾值Δr去除。但是對于距離處在峰值附近的點(diǎn)云，通過距離分布聚類去噪極其困難，接下來采用算法第3步通過灰度分析進(jìn)行去除。通過在Cyclone中輸出帶灰度值的點(diǎn)云數(shù)據(jù)(點(diǎn)云格式為n×4的矩陣，其中第4列為點(diǎn)云灰度值)，對點(diǎn)云灰度值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到其灰度分布如圖7所示。

通過在Cyclone中輸出帶灰度值的點(diǎn)云數(shù)據(jù)(點(diǎn)云格式為n×4的矩陣，其中第4列為點(diǎn)云灰度值)，對點(diǎn)云灰度值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到其灰度分布如圖7所示。由圖可知，隧道內(nèi)壁混凝土上反射回來的激光點(diǎn)灰度值基本分布在-1 000～-1 400之間，峰值則處于-1 200附近，基于統(tǒng)計(jì)規(guī)律可以將灰度值為-1 200±200之間的點(diǎn)云視為最終去噪后的點(diǎn)云。通過距離以及灰度聚類，極大提高了去噪的精細(xì)程度，也為后續(xù)的點(diǎn)云建模打下了很好的基礎(chǔ)。


本文編號：3280858