【摘要】：传统监测建筑工程变形的方法有常规地面测量方法、GPS测量方法、摄影测量方法等。这些方法虽都有较好的应用,却仍是单点式和影像式的数据采集模式。单点式数据采集模式监测覆盖面较小,难以表达监测对象的整体形变信息。影像式数据采集模式监测覆盖面较广,但精度不高。相比之下利用三维激光扫描技术采集建筑物表面数据时效率更高、范围更广、人力要求更低,且能以一定的精度获取建筑工程的整体形变信息。因此,研究三维激光扫描点云数据处理显得十分重要,本文对此提出了一种基于点云数据的隧道工程整体变形分析方法。 该方法以地面型三维激光扫描点云数据为数据源,共包括5个部分：基于公共控制点的点云坐标系归化、加权分层的点云压缩、基于斜率收敛的隧道的断面截取、隧道超欠挖计算和隧道变形分析。在坐标系归化过程中,根据多个控制点平差计算旋转参数,保证了坐标系归化过程中的准确性。在点云压缩过程中,把加权分层的点云压缩方法与传统的八叉树分割的点云压缩方法进行对比,证明了加权分层的点云压缩算法更适用于隧道等长大线型工程的点云数据压缩。在隧道断面截取过程中,实现了由斜率限差的迭代计算来控制隧道中心线的拟合精度,其中还引入了顾及三个坐标方向的最小二乘平面拟合方法。在超欠挖计算与检测过程中,通过对隧道断面的面积进行检测,联合隧道断面半径的变化值进行断面的收敛变形分析。最后对传统的变形分析方法进行了改进,将固定单点变形分析方法拓展为整体变形分析方法。 针对上述的方法,开发了隧道工程三维激光扫描数据处理原型系统,此软件的主要功能是处理点云数据,对其实施坐标系归化、点云压缩、断面截取、超欠挖计算、估算土方量、3DS模型演示和断面收敛变形分析等。并采用新疆盐水沟隧道两期三维激光扫描实测数据对系统进行可靠性验证。验证过程中分别计算了各期数据中断面的直径,其中绝大部分断面的直径的拟合中误差在(5.57-10.23)毫米内,超出了允许的管径测量中误差。说明运用三维激光扫描技术进行隧道断面的收敛变形监测还需进一步的研究。但对比于传统的数据采集方式,三维激光扫描技术在数据量、数据采集速度和人力要求等方面都具有比较明显的优势。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P225.2;U456.3
【参考文献】
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1 黄茂华;谢义林;;隧道收敛测量方法研究[J];北京测绘;2009年04期
2 王晓华;胡友健;柏柳;;变形监测研究现状综述[J];测绘科学;2006年02期
3 张瑞菊;王晏民;李德仁;;快速处理大数据量三维激光扫描数据的技术研究[J];测绘科学;2006年05期
4 蔡来良;吴侃;张舒;;点云平面拟合在三维激光扫描仪变形监测中的应用[J];测绘科学;2010年05期
5 罗德安,朱光,陆立,廖丽琼;基于3维激光影像扫描技术的整体变形监测[J];测绘通报;2005年07期
6 丁延辉;邱冬炜;王凤利;杨锐;;基于地面三维激光扫描数据的建筑物三维模型重建[J];测绘通报;2010年03期
7 楚长青;麻凤海;;3维激光扫描仪点云数据在MicroStation下的处理研究[J];测绘与空间地理信息;2007年05期
8 潘国荣;陈晓龙;;空间圆形物体数据拟合新方法[J];大地测量与地球动力学;2008年02期
9 谷川;秦世伟;;圆形隧道断面检测数据拟合新方法[J];大地测量与地球动力学;2010年05期
10 李健;万幼川;江梦华;高贤君;;基于地面激光技术的隧道变形监测技术[J];地理空间信息;2012年01期
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1 马立广;地面三维激光扫描测量技术研究[D];武汉大学;2005年
2 董秀军;三维激光扫描技术及其工程应用研究[D];成都理工大学;2007年
3 托雷;基于三维激光扫描数据的地铁隧道变形监测[D];中国地质大学(北京);2012年
本文编号：
2795917
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