基于点云数据的隧道净空三维量测及变形分析技术研究

发布时间：2023-03-19 14:04

　　随着我国交通事业的迅速发展,各类交通基础施设建设日新月异,公路、铁路等重大工程向西部地区延伸,由于西部地区地势原因,隧道工程的数量呈持续上升状态。在隧道工程施工过程中,隧道变形监测是确保隧道施工质量的重要手段。而随着三维激光扫描技术近几年的迅速发展,以及其所具有的测量速度快,精度高,可三维表达被测物体,抗干扰强等特点,被广泛应用于实际工程中,包括桥梁工程、隧道工程、边坡工程等。国内有学者将三维激光扫描仪运用于隧道工程中,并基于隧道点云数据进行了一系列处理,取得了一些成果,但是没有形成可以推广应用的成型产品。因此,设计并开发可以应用于大多数隧道的隧道点云数据处理软件,提高隧道点云数据处理效率,为隧道工程的监测等提供新的有效途径。本文主要以三维激光扫描仪获取的点云数据为基础,以AutoCAD为平台,Excel为数据容器,运用VBA语言进行软件二次开发,研究点云隧道中轴线提取、点云数据坐标转换、隧道连续断面提取、隧道断面拟合、隧道超欠挖判别、监测点位坐标提取、监测报表生成等关键技术,形成一套具有隧道点云数据处理所需功能的系统,并在实际工程中检验系统的适用性和可靠度。本文主要完成以下几方面的工...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1、绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 三维激光扫描仪的应用现状
        1.2.2 CAD二次开发现状
    1.3 研究区域概述
    1.4 本文研究内容
2、三维激光扫面技术与点云数据
    2.1 三维激光扫描技术
        2.1.1 激光测距原理
        2.1.2 三维激光扫描系统工作原理
        2.1.3 三维激光扫描技术的特点
        2.1.4 三维激光扫描仪分类
        2.1.5 三维激光扫描技术的应用领域
    2.2 三维激光扫描仪数据采集流程
    2.3 点云数据
        2.3.1 点云数据介绍
        2.3.2 点云数据的种类
        2.3.3 点云数据特征
    2.4 点云数据预处理
        2.4.1 点云拼接
        2.4.2 点云去噪
        2.4.3 点云压缩
    2.5 本章小结
3、点云数据的获取与处理
    3.1 数据采集
        3.1.1 采集区域介绍
        3.1.2 三维激光扫描系统硬件与软件支持
        3.1.3 测站规划
        3.1.4 标靶球布设
        3.1.5 仪器配置与扫描
    3.2 隧道点云预处理
        3.2.1 隧道点云拼接
        3.2.2 隧道点云去噪
        3.2.3 隧道点云坐标转换
        3.2.4 隧道点云压缩
        3.2.5 隧道点云导出
    3.3 点云数据精度分析
    3.4 本章小结
4、软件开发框架
    4.1 后台数据库
    4.2 生成菜单模块
    4.3 软件支撑程序
        4.3.1 判别数据长度
        4.3.2 输入指令获取
        4.3.3 获得点位信息
        4.3.4 方位角计算
    4.4 断面数据转化模块
        4.4.1 隧道中轴线拟合
        4.4.2 隧道坐标旋转
    4.5 断面变形分析模块
        4.5.1 断面曲线拟合
        4.5.2 隧道超欠挖计算
        4.5.3 特征点信息提取
    4.6 监测报表生成模块
    4.7 本章小结
5、工程应用
    5.1 工程概况
    5.2 操作前准备
    5.3 菜单说明
    5.4 CAD模块操作说明
        5.4.1 中轴线拟合
        5.4.2 坐标转换
        5.4.3 方位角排序
        5.4.4 断面提取
        5.4.5 断面曲线拟合
        5.4.6 超欠挖计算
        5.4.7 监测点提取
    5.5 Excel模块操作说明
        5.5.1 特征点提取
        5.5.2 特征点汇总
        5.5.3 监测报表生成
    5.6 本章小结
6、总结与展望
    6.1 结论
    6.2 不足与展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3765377