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基于隧道水平中線的全局?jǐn)嗝嫣崛〖靶巫兎治?/H1>
發(fā)布時(shí)間:2021-10-22 08:43
  針對(duì)如何使用三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)隧道進(jìn)行橫斷面自動(dòng)化提取與形變分析這一研究熱點(diǎn),提出一種基于隧道水平中線的橫斷面信息自動(dòng)提取及形變分析方法。首先將點(diǎn)云進(jìn)行水平投影提取出水平中線,考慮到隧道附屬物及點(diǎn)云缺失等情況對(duì)中線提取精度的影響,采用滑動(dòng)窗口穩(wěn)健擬合方法提取出準(zhǔn)確中線;然后利用水平中線進(jìn)行隧道橫斷面提取并擬合出中軸點(diǎn);最后依據(jù)中軸點(diǎn)及設(shè)計(jì)值計(jì)算隧道各部位的徑向位移量,通過(guò)可視化渲染即可直觀地表述隧道整體變形情況。通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明:(1)隨著隧道長(zhǎng)度的增加,傳統(tǒng)的整體擬合法在擬合隧道中線時(shí)誤差逐漸增大,而滑動(dòng)窗口穩(wěn)健擬合法誤差則趨于平穩(wěn);(2)滑動(dòng)窗口穩(wěn)健擬合法可有效規(guī)避障礙物遮擋造成的水平中線偏差;(3)根據(jù)空間圓模型擬合出隧道橫斷面參數(shù)后,依據(jù)隧道徑向位移使用RGB顏色分量對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行渲染可較好地反映隧道變形情況,為隧道變形監(jiān)測(cè)工作提供基礎(chǔ)依據(jù)。 

【文章來(lái)源】:巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2020,39(11)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】:12 頁(yè)

【部分圖文】:

基于隧道水平中線的全局?jǐn)嗝嫣崛〖靶巫兎治? src='http://image.cnki.net/getimage.ashx?id=YSLX2020110130001'  style='max-width:500px'></p><br> 點(diǎn)云XOY平面投影示意圖Fig.1ProjectiondiagramofpointcloudonXOYplaneb3.88623.88613.88602.23972.23982.23992.2400Y/(10m)<br><p align='center'><img src='http://image.cnki.net/getimage.ashx?id=YSLX2020110130002' alt='曲線,邊界點(diǎn),隧道' style='max-width:500px'></p><br> 第39卷第11期徐飛等:基于隧道水平中線的全局?jǐn)嗝嫣崛〖靶巫兎治?299126124122120118116114112110108767880828486889092x/my/m圖3根據(jù)邊界點(diǎn)提取中線Fig.3Extractionofcenterlineaccordingtotheboundary及降噪,柵格的大小可根據(jù)點(diǎn)云密度進(jìn)行設(shè)置。然后選取一側(cè)邊界的點(diǎn)A,結(jié)合KD-tree搜索另一側(cè)邊界中的最近點(diǎn)B,此時(shí)可認(rèn)為直線AB垂直于兩條邊界,兩點(diǎn)的中點(diǎn)C即為中線點(diǎn)。依次遍歷所有左邊的點(diǎn)云進(jìn)行計(jì)算,即可得到初始水平中線。2.2滑動(dòng)窗口穩(wěn)健擬合中線原理在短距離隧道中,依據(jù)邊界提取中線的誤差較;但在長(zhǎng)距離彎曲隧道中,上述過(guò)程求得中線則將會(huì)出現(xiàn)偏差,因此需要對(duì)中線進(jìn)行多項(xiàng)式擬合。傳統(tǒng)方法對(duì)中線進(jìn)行多項(xiàng)式整體擬合,如:二階多項(xiàng)式;在短距離隧道中能夠滿足精度要求,如圖4(a)所示;但在長(zhǎng)距離隧道中將出現(xiàn)較大誤差,如圖4(b)所示;因此本文采用滑動(dòng)窗口穩(wěn)健擬合法對(duì)中線進(jìn)行擬合。如圖5所示,將1P,2P,3P,4P構(gòu)成窗口1,2P,3P,4P,5P構(gòu)成窗口2,3P,4P,5P,6P構(gòu)成窗口3,以此類推,結(jié)合最小二乘方法進(jìn)行局部曲線擬合。單個(gè)窗口所包含的點(diǎn)數(shù)、多項(xiàng)式階數(shù)可根據(jù)實(shí)際工程需要設(shè)置!惰F路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10003—2016)指出:隧道內(nèi)的線路宜設(shè)計(jì)為直線,當(dāng)因地形、地質(zhì)等條件限制必需設(shè)計(jì)為曲線時(shí),(a)整體擬合法(較短距離)(b)整體擬合法(較長(zhǎng)距離)圖4中線偏差Fig.4Midlinedeviation宜采用較大的曲線半徑,慎用最小曲線半徑,并宜將曲線設(shè)在洞口附近,隧道內(nèi)不應(yīng)設(shè)置反向曲線!豆匪淼涝O(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10003—2016)指出:當(dāng)隧道設(shè)為曲線時(shí),不宜采用設(shè)超高? <br><br><p align='center'><img alt=


窗口的選取Fig.5Windowselection1P1P4P6

【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
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[2]全站掃描點(diǎn)云支持下的鐵路隧道橫斷面快速提取及變形分析[J]. 王龍飛,胡海峰,廉旭剛.  測(cè)繪通報(bào). 2019(05)
[3]基于圓柱多段擬合的隧道中軸線提取方法研究[J]. 荊海峰,李廣云,王力,楊文鋒.  大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué). 2018(02)
[4]基于三維點(diǎn)云的隧道全局中線提取方法及應(yīng)用[J]. 程云建,仇文革,雷勁.  湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(09)
[5]一種真圓型隧道激光掃描斷面變形檢測(cè)新方法的研究[J]. 尤相駿,成俊.  隧道建設(shè). 2017(07)
[6]基于激光點(diǎn)云的隧道超欠挖檢測(cè)方法研究[J]. 許磊,王長(zhǎng)進(jìn).  鐵道工程學(xué)報(bào). 2016(12)
[7]基于橢圓柱面模型的隧道點(diǎn)云濾波方法[J]. 盧小平,朱寧寧,祿豐年.  武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版). 2016(11)
[8]基于中軸線的隧道點(diǎn)云去噪算法[J]. 程效軍,賈東峰,劉燕萍,程小龍.  同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(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.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2013(11)
[10]基于三維激光掃描技術(shù)的隧道檢測(cè)技術(shù)研究[J]. 王令文,程效軍,萬(wàn)程輝.  工程勘察. 2013(07)

碩士論文
[1]基于三維激光掃描技術(shù)的隧道連續(xù)斷面提取及變形分析[D]. 李雙.長(zhǎng)安大學(xué) 2015
[2]三維激光掃描技術(shù)在隧道工程監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究[D]. 胡琦佳.西南交通大學(xué) 2013



本文編號(hào):3450753


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