三维激光扫描技术在隧道工程检测中的应用

发布时间：2017-10-12 20:31

  本文关键词：三维激光扫描技术在隧道工程检测中的应用

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【摘要】：我国的隧道施工技术发展迅速,近年来也修建了许多隧道。目前,我国的隧道总长度和位居世界第一,而且在各种复杂环境下也修建了不少的隧道。然而隧道检测技术却很落后,仍然用传统检测方法进行检测。传统的隧道检测方法是利用全站仪、断面仪等进行检测,测量断面,分析断面情况,传统方法耗费大量的人力、物力,占用过多的施工时间,检测效率很低。随着三维激光扫描仪的出现,三维激光扫描技术以其可以连续、自动、快速地采集大量的目标物表面三维点数据,可以进行非接触式测量等优点,逐渐受到人们的喜爱。在进行隧道检测时,三维激光扫描仪能够主动发射扫描光源,通过采集的大量点云数据可以快速的构建物体的真实形态,所以可以真实、准确、清晰的表示隧道内的结构状况。三维激光扫描技术是为空间数据的获取提供了新的方法和手段,同时也推动了空间三维数据获取方式向着实时化、动态化、集成化、数字化和智能化的方向发展。三维激光扫描技术是一种新型的三维测量技术,本文研究了该技术在隧道检测中的应用。外业测量采用安伯格专利激光点云快速绝对定位技术,首先现场实地调查,初步拟定扫描路线,设置好测站数目和位置,扫描范围;布置控制网,进行控制测量;再采用全站仪对点云数据绝对定位以实现点云自动拼接。然后再运用TMS office隧道专业处理软件处理扫描数据,以隧道设计中轴线为基准提取隧道横断面,最后结合扫描仪获得的点云数据和隧道竣工测量数据信息对比进行断面收敛分析,再从平面展开图整览隧道内壁表面的破损裂缝、漏水等分析,利用其完成隧道病害检测。最后再进行精度评定与精度分析,以验证三维激光扫描技术在隧道等隐蔽地下工程检测的有效、合理性和精确性,在精度分析中对在作业过程中出现的误差进行分析,通过本次精度分析可以让我们在作业过程中注意正确操作从而减小误差。结果表明,采用该检测技术可得到可靠的隧道检测信息,对隧道检测具有一定的实用价值,在该方向的广泛应用具有很大的前景。
【关键词】：三维激光扫描技术 隧道检测 APM定位法 精度分析
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U456.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 引言9-14
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 国内外的研究现状10-12
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 研究内容及思路12-14
• 1.3.1 研究内容12-13
• 1.3.2 研究思路13-14
• 第2章 三维激光扫描技术简介14-22
• 2.1 三维激光扫描技术的原理14-15
• 2.2 三维激光扫描技术的特点15-16
• 2.3 三维激光扫描仪作业流程16-17
• 2.4 三维激光扫描技术的应用领域17-18
• 2.5 激光扫描仪介绍18-19
• 2.5.1 三维激光扫描仪的参数特征18
• 2.5.2 相关数据处理软件的介绍18-19
• 2.6 常用传统隧道检测方法19
• 2.7 三维激光扫描技术与其他隧道检测技术的比较19-22
• 第3章 点云数据预处理及主要误差分析22-33
• 3.1 点云拼接22-26
• 3.1.1 配对方式23
• 3.1.2 全局方式23-24
• 3.1.3 绝对方式24-26
• 3.2 数据缩减26-28
• 3.3 数据滤波28-30
• 3.4 误差分析30-33
• 3.4.1 三维激光扫描系统误差30-31
• 3.4.2 扫描目标物体反射面误差31
• 3.4.3 外界条件影响误差31-32
• 3.4.4 点云数据后期处理误差32
• 3.4.5 仪器架设产生的影响32-33
• 第4章 三维激光扫描技术在隧道检测中的应用33-57
• 4.1 水电站引水隧道概况介绍33-34
• 4.2 前期准备工作34-36
• 4.2.1 现场踏勘34
• 4.2.2 竣工测量隧道相关资料34-36
• 4.2.3 仪器配置36
• 4.3 控制测量方案设计36
• 4.4 外业扫描作业36-40
• 4.4.1 APM定位法简介37
• 4.4.2 APM定位法可行性分析37-39
• 4.4.3 TMS隧道扫描具体操作流程39-40
• 4.5 内业数据处理40-54
• 4.5.1 数据导入41-42
• 4.5.2 扫描数据绝对定位42-43
• 4.5.3 断面数据处理43-45
• 4.5.4 点云数据处理与分析45-50
• 4.5.5 影像数据处理与分析50-54
• 4.6 隧道检测报告分析54-57
• 第5章 成果精度评定与分析57-67
• 5.1 精度评定57-58
• 5.2 精度分析58-67
• 5.2.1 控制测量精度分析58
• 5.2.2 安伯格绝对定位法测量精度分析58-61
• 5.2.3 三维激光扫描精度分析61-62
• 5.2.4 点云拼接精度分析62
• 5.2.5 点云数据内附合精度分析62-67
• 结论67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73
• 攻读学位期间取得学术成果73-74
• 附录74-75

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本文编号：1020777