地鐵已經(jīng)成為了城市人民出行的主要交通方式。但是由于其建設在城市地表以下,長期受到地表建筑物承壓,土體擾動及列車運行中的振動的影響,從而容易誘發(fā)地鐵事故,進而對人民的生命財產(chǎn)安全造成嚴重損失。因此對地鐵隧道進行定期的健康監(jiān)測具有重要意義。傳統(tǒng)全站儀等方法如今已經(jīng)很難滿足地鐵隧道所需要的高效率施工和高密度運營維護的要求。三維激光掃描技術因其能夠自動的、高精度、高密度的獲取被測物體表面三維坐標信息已經(jīng)開始被應用在地鐵隧道的健康監(jiān)測中。盡管三維激光掃描技術可以獲得海量的地鐵隧道內(nèi)部點云數(shù)據(jù),但是它同時具有數(shù)據(jù)量大,包含內(nèi)部信息復雜,冗余度高等特點。采用三維激光掃描技術對地鐵隧道進行健康監(jiān)測,前提條件便是實現(xiàn)對地鐵隧道管壁、中軸線及斷面等典型特征的精確提取。本文以杭州地鐵二號線文新到三壩地鐵站之間區(qū)段的點云數(shù)據(jù)為例,在MATLAB和PCL平臺上系統(tǒng)的研究了針對地鐵隧道的點云數(shù)據(jù)處理流程,主要研究內(nèi)容如下:（1）地鐵隧道管壁提取。為了能夠精確的反映地鐵隧道的變形信息,就需要從冗雜的地鐵隧道點云數(shù)據(jù)中精確的提取屬于管壁部分的點云。本文基于特征識別的方法,提出了一種融入隨機采樣一致性的張量投票的地鐵管... 

【文章來源】：武漢理工大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

技術路線圖

9對掃描點的空間距離，與此同時掃描控制模塊獲得對應的水平角和天頂距，最后利用空間極坐標的原理來計算得到被測對象的空間三維坐標[38]。圖2-1三維激光掃描儀系統(tǒng)組成在掃描儀進行每站掃描時，都會在自己的內(nèi)部系統(tǒng)中生成一個固定的空間直角坐標系，該坐標系是以掃描儀自身的位置為坐標原點，X、Y軸布置在與該坐標原點相交的水平面上，Z軸為垂直方向。其獲取被測對象的三維坐標原理為：通過激光測距系統(tǒng)發(fā)射出一個激光脈沖信號，到達被測目標表面經(jīng)過漫反射，沿將近一樣的路途返回到激光測距系統(tǒng)的接收器中，記錄接收器得到這個激光脈沖的飛行時間，從而得到掃描點到掃描儀的距離S，由內(nèi)部的兩個反射鏡與編碼器分別測出掃描的水平角α和豎直角θ，如圖2-2所示。則由基本公式2-1可以計算得到掃描目標點p的三維空間坐標(X,Y,Z)。coscoscossinsinX=SαYSαZS==θθθ（2-1）圖2-2三維激光掃描儀系統(tǒng)定位原理

9對掃描點的空間距離，與此同時掃描控制模塊獲得對應的水平角和天頂距，最后利用空間極坐標的原理來計算得到被測對象的空間三維坐標[38]。圖2-1三維激光掃描儀系統(tǒng)組成在掃描儀進行每站掃描時，都會在自己的內(nèi)部系統(tǒng)中生成一個固定的空間直角坐標系，該坐標系是以掃描儀自身的位置為坐標原點，X、Y軸布置在與該坐標原點相交的水平面上，Z軸為垂直方向。其獲取被測對象的三維坐標原理為：通過激光測距系統(tǒng)發(fā)射出一個激光脈沖信號，到達被測目標表面經(jīng)過漫反射，沿將近一樣的路途返回到激光測距系統(tǒng)的接收器中，記錄接收器得到這個激光脈沖的飛行時間，從而得到掃描點到掃描儀的距離S，由內(nèi)部的兩個反射鏡與編碼器分別測出掃描的水平角α和豎直角θ，如圖2-2所示。則由基本公式2-1可以計算得到掃描目標點p的三維空間坐標(X,Y,Z)。coscoscossinsinX=SαYSαZS==θθθ（2-1）圖2-2三維激光掃描儀系統(tǒng)定位原理

【參考文獻】：
期刊論文
[1]地面三維激光掃描技術在工程測量中的應用[J]. 周京兵.  智能城市. 2018(19)
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[4]一種基于補償最小二乘的空間直線擬合算法[J]. 馮紹權,花向紅,陶武勇.  測繪科學. 2019(02)
[5]淺析地面三維激光掃描技術在城市地下空間測量中的應用[J]. 黃新召.  工程建設與設計. 2017(16)
[6]基于PCL的柴油機缸蓋三維特征提取技術[J]. 南剛雷,張瑞峰,張梓然.  電子測量技術. 2016(02)
[7]巷道圍巖表面變形的激光測量方法[J]. 朱文杰,郝敬賓,楊乾龍,盧震,張桁維.  煤礦安全. 2015(06)
[8]我國隧道及地下工程發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 洪開榮.  隧道建設. 2015(02)
[9]一種基于近景攝影測量理論的地鐵隧道變形監(jiān)測方法研究[J]. 陳振華,趙鳴,喬東梁.  特種結(jié)構. 2014(05)
[10]基于柵格劃分和法向量估計的點云數(shù)據(jù)壓縮[J]. 邢正全,鄧喀中,薛繼群.  測繪通報. 2012(07)

碩士論文
[1]基于三維激光掃描技術的隧道連續(xù)斷面提取及變形分析[D]. 李雙.長安大學 2015
[2]基于曲線擬合理論的點云數(shù)據(jù)處理分析[D]. 樂亞南.西南交通大學 2015
[3]三維激光掃描技術在隧道工程監(jiān)測中的應用研究[D]. 胡琦佳.西南交通大學 2013
[4]基于三維激光掃描數(shù)據(jù)的地鐵隧道變形監(jiān)測[D]. 托雷.中國地質(zhì)大學(北京) 2012
[5]激光點云數(shù)據(jù)壓縮的精簡研究[D]. 喜文飛.昆明理工大學 2011



本文編號：3325240