發(fā)布時(shí)間：2022-02-04 19:16

　　隨著科技進(jìn)步和城市軌道交通的飛速發(fā)展,近年來全國(guó)各大中城市基礎(chǔ)工程建設(shè)均大規(guī)模建設(shè)地鐵項(xiàng)目,同時(shí)既有地鐵隧道附近也在建諸多高層建筑物,其建設(shè)過程中既有地鐵隧道受到影響并發(fā)生不同程度的沉降或者位移等變形現(xiàn)象,也會(huì)因此產(chǎn)生裂隙伴隨滲水情況發(fā)生。這些變形如果不加以重視,長(zhǎng)此以往可能以少積多,對(duì)既有隧道的安全性和穩(wěn)定性帶來破壞,嚴(yán)重的將會(huì)發(fā)生對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)帶來損失慘重的安全事故�；谧冃伪O(jiān)測(cè)的需求,三維激光掃描技術(shù)以其特有的速度、精度兼?zhèn)浜蜔o接觸式數(shù)據(jù)采集的優(yōu)勢(shì),成為了變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域又一項(xiàng)新技術(shù)領(lǐng)銜代表。但隨著該項(xiàng)技術(shù)的不斷更新,獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)數(shù)量巨大,后期處理相當(dāng)耗時(shí)費(fèi)力,該項(xiàng)技術(shù)正面臨巨大挑戰(zhàn)。因此本文著重介紹一種基于總體最小二乘（TLS）和加權(quán)主成分分析（WPCA）技術(shù)的點(diǎn)云切片算法,用于對(duì)隧道測(cè)段的原始點(diǎn)云進(jìn)行分割處理,便于提取相關(guān)信息以供變形分析使用。同時(shí)本文以武漢某既有地鐵隧道（隧道正上方有在建高架橋施工）為例,對(duì)點(diǎn)云切片技術(shù)在隧道變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行探討,論文的主要工作如下:（1）以總體最小二乘法為基礎(chǔ),利用經(jīng)預(yù)處理后的隧道數(shù)據(jù),先后擬合了隧道的底面平面和頂面平面,并以公式的形式表示... 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省211工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

12第2章三維激光掃描技術(shù)及點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理方法三維激光掃描技術(shù)又被稱為實(shí)景復(fù)制技術(shù)，目前普遍被視為繼GPS技術(shù)之后的測(cè)繪領(lǐng)域的又一次技術(shù)革命。它采用水平方向360°全方位采集數(shù)據(jù)的方式，同時(shí)兼具高效率、高精度的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。三維激光掃描技術(shù)能夠采集目標(biāo)物表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并以三維坐標(biāo)配合RGB顏色信息的形式展現(xiàn)出來，因此可以用于實(shí)景復(fù)制、變形監(jiān)測(cè)、虛擬現(xiàn)實(shí)等用途。但由于三維激光掃描技術(shù)采集的數(shù)據(jù)總是海量的，其后續(xù)的處理問題不容小視，因此配套的一系列預(yù)處理方法（點(diǎn)云配準(zhǔn)、抽息去噪、分割、整合等）是必不可少的。本章將從三維激光掃描技術(shù)的基本原理、預(yù)處理步驟以及誤差因素分析進(jìn)行介紹和闡述。2.1三維激光掃描系統(tǒng)的測(cè)量原理圖2-1三維激光掃描系統(tǒng)[44]三維激光掃描系統(tǒng)[45-46]一般分為三維激光掃描儀和控制器（計(jì)算機(jī)）和電源供電系統(tǒng)三部分，其中儀器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，控制器（計(jì)算機(jī)）負(fù)責(zé)初步處理與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。最終導(dǎo)出后的數(shù)據(jù)交由配套處理軟件預(yù)處理，隨后以供其他輔助3D數(shù)據(jù)分析軟件（如MATLAB、CloudCompare、GeomagicStudio）進(jìn)行進(jìn)一步處理分析。前文中已經(jīng)介紹到，盡管目前市場(chǎng)上在售的三維激光掃描儀來自不同品牌、有著不同型號(hào)，但其組成要素簡(jiǎn)要分為激光測(cè)距系統(tǒng)以及反射棱鏡，其中激光測(cè)距系統(tǒng)對(duì)精度要求很高，反射棱鏡則需要配上由激光引導(dǎo)的自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。掃描儀內(nèi)部還裝配有電路控制板、CCD彩色相機(jī)、時(shí)間計(jì)數(shù)器、角度計(jì)算器等。其工作原理可概述為：在掃描儀發(fā)射脈沖激光的同時(shí)，自身也在接收由目標(biāo)物

16（1）基于點(diǎn)與點(diǎn)之間距離計(jì)算的篩除原理。設(shè)計(jì)某算法，計(jì)算出點(diǎn)云模型中每?jī)蓚�(gè)點(diǎn)之間的距離，求出其平均值，如果某點(diǎn)與其他鄰近點(diǎn)之間距離超過平均值，則直接刪除。由于遠(yuǎn)離點(diǎn)云模型主體的離散點(diǎn)較少，而點(diǎn)云模型主體中點(diǎn)數(shù)量巨大，因此這類雜點(diǎn)、離散點(diǎn)并不會(huì)對(duì)點(diǎn)之間距離平均值帶來較大影響，故此方法具有一定科學(xué)性和參考意義。（2）基于單點(diǎn)固定范圍內(nèi)鄰近點(diǎn)數(shù)量計(jì)算的篩除原理。設(shè)計(jì)某算法，確定鄰域范圍，計(jì)算出單點(diǎn)在該鄰域范圍內(nèi)的鄰近點(diǎn)數(shù)量的平均值，如果發(fā)現(xiàn)某點(diǎn)的該鄰域范圍內(nèi)鄰近點(diǎn)數(shù)量突然低于平均值，則認(rèn)定該點(diǎn)為雜點(diǎn)噪聲點(diǎn)，予以刪除。同樣由于遠(yuǎn)離點(diǎn)云模型主體的離散點(diǎn)較少，而點(diǎn)云模型主體中點(diǎn)數(shù)量巨大，因此它們對(duì)單點(diǎn)某鄰域范圍內(nèi)鄰近點(diǎn)數(shù)量平均值的波動(dòng)影響不大，可以忽略不計(jì)。圖2-2MATLAB中高斯濾波算法部分截圖2.2.3點(diǎn)云數(shù)據(jù)的抽稀隨著三維激光掃描技術(shù)的不斷更新，掃描精度和分辨率不斷提升，這在工程數(shù)據(jù)獲取效率更高精度更高的正面效應(yīng)下，也不可避免的帶來了數(shù)據(jù)量巨大、冗余數(shù)據(jù)較多的負(fù)面問題，它們的存在將大大降低數(shù)據(jù)的處理速度和信息的精確程度。在這樣的背景下，如何在保證目標(biāo)被測(cè)物數(shù)據(jù)特征的提取不受影響的前提下，盡量減少冗余數(shù)據(jù)便顯得非常重要。常見的幾種準(zhǔn)確度高、高效的點(diǎn)云抽稀算法有以下幾種[53]：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于點(diǎn)云投影的瓷磚凸包特征點(diǎn)檢測(cè)[J]. 趙謙,任志奇.  陶瓷學(xué)報(bào). 2018(06)
[2]利用地面移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)三維激光掃描技術(shù)優(yōu)勢(shì)探討[J]. 馬浩.  工程技術(shù)研究. 2018(11)
[3]自動(dòng)化技術(shù)在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用綜述[J]. 王祺,孫瑞.  四川建材. 2018(09)
[4]一種自適應(yīng)雙邊濾波點(diǎn)云去噪算法[J]. 肖國(guó)新,于輝,周曉輝.  信息技術(shù). 2017(10)
[5]地鐵軌道交通發(fā)展對(duì)城市交通問題的有效改善[J]. 陳煒.  黑龍江交通科技. 2017(10)
[6]基于智能型全站儀的地鐵隧道變形自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)及應(yīng)用[J]. 吳石軍.  鐵道勘察. 2017(02)
[7]三維激光掃描技術(shù)在隧道變形與斷面檢測(cè)中的應(yīng)用研究[J]. 李宗平,張永濤,楊釗,陳培帥,江鴻.  隧道建設(shè). 2017(03)
[8]基于切片點(diǎn)云中心的形變監(jiān)測(cè)[J]. 蘇芬,余銳.  測(cè)繪工程. 2016(08)
[9]基于地面三維激光掃描技術(shù)的隧道全斷面變形測(cè)量方法[J]. 謝雄耀,盧曉智,田海洋,季倩倩,李攀.  測(cè)繪通報(bào). 2016(02)
[10]入射角和距離對(duì)點(diǎn)云精度綜合影響的評(píng)定[J]. 吳棟,凌勝仁,劉云龍.  現(xiàn)代測(cè)繪. 2015(06)

碩士論文
[1]基于三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的隧道斷面提取及應(yīng)用研究[D]. 徐正元.吉林建筑大學(xué) 2018
[2]近景攝影測(cè)量技術(shù)與三維激光掃描技術(shù)在隧道變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究[D]. 徐賀.吉林建筑大學(xué) 2016
[3]基于張量特征值分析的特征表示及典型應(yīng)用[D]. 李鵬程.西安電子科技大學(xué) 2015
[4]曲線曲面的NURBS造型技術(shù)與數(shù)控仿真[D]. 彭小軍.長(zhǎng)安大學(xué) 2013
[5]三維激光掃描技術(shù)在建筑物形變監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究[D]. 黨曉斌.長(zhǎng)安大學(xué) 2011



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