一种用于判定隧道超欠挖的测量方法技术

本发明专利技术提供了一种用于判定隧道超欠挖的测量方法，包括以下步骤：步骤(1)：通过扫描仪对所述隧道进行扫描，获取所述隧道的点云数据；步骤(2)：将采集的数据导入到软件中，可寻找球棱镜位置，后视定向完成点云定位定向，以及可以进行点云降噪，清洗无效数据；步骤(3)：对数据预处理完成后，进行点云分析，并实时显示当前里程的超欠挖数据，本发明专利技术可以实现三维激光扫描仪最大偏差在毫米级别，完全满足超欠挖检测的精度要求。

A Measuring Method for Determining Over-and Under-excavation of Tunnels

The invention provides a measuring method for judging over-excavation or under-excavation of a tunnel, which includes the following steps: (1) scanning the tunnel by a scanner to obtain the point cloud data of the tunnel; and (2) importing the collected data into the software to find the position of the spherical prism, locating and orienting the point cloud by backward-looking orientation, and noise reduction of the point cloud and cleaning invalid number. Data; Step (3): After data preprocessing is completed, point cloud analysis is carried out, and real-time display of over-and-under-excavation data of current mileage is performed. The maximum deviation of the three-dimensional laser scanner can be achieved at the millimeter level, which fully meets the accuracy requirements of over-and-under-excavation detection.

【技术实现步骤摘要】
一种用于判定隧道超欠挖的测量方法
本专利技术涉及隧道测量领域，具体涉及到一种用于判定隧道超欠挖的测量方法。
技术介绍
在隧道施工和运营阶段，隧道变形监测都发挥重要作用。一方面，隧道变形监测是隧道信息化施工的重要组成部分，是反馈围岩和结构动态变化趋势、优化支护参数、保证施工安全的重要手段。另一方面，隧道变形监测也是隧道健康监测的重要组成部分，对于实时评估隧道结构的安全状况，及时实施安全预警，最大限度延长隧道的使用年限具有重要作用。隧道超欠挖控制是隧道施工监控量测的重要内容，如果超挖严重增大了开挖面积会使隧道掌子面稳定性下降，容易导致隧道失稳，而出现欠挖会使隧道衬砌厚度达不到设计要求，留下质量安全隐患。因此，隧道开挖情况控制也是保障隧道施工安全，确保隧道施工质量的重要举措；传统的隧道断面超欠挖测量，主要使用全站仪、断面仪等测量仪器进行逐点、逐断面的测量。这种测量方法存在以下缺点：1)操作繁复、耗时费力，人为因素对量测精度的影响较大；2)环境复杂，不良因素众多，测量的可靠度和灵敏度不高；3)测量点位有限，很难准确反映整个断面的变形状态；2018年7月1日，我国自主研发的全球最长高铁列车“复兴号”正式投入运营，最高时速可达400公里；2017年底，高铁总里程已达到2.5万公里，占世界总量的66.3％。高铁的快速发展，对建设施工行业提出了更高的要求。众所周知，高铁的建设标准和施工难度要远远大于普通铁路，尤其是需要开挖隧道的路段，难度系数更是成倍增长。因为在隧道开挖过程中，常常会出现由于人为因素导致的超欠挖情况。
技术实现思路
为了解决上述不足的缺陷，本专利技术提供了一种用于判定隧道超欠挖的测量方法，本专利技术可以实现三维激光扫描仪最大偏差在毫米级别，完全满足超欠挖检测的精度要求，以Z+F三维激光扫描仪为核心的隧道超欠挖检测方案，不仅精度满足隧道超欠挖检测的要求，而且比传统检测方式的效率更高；不仅可以应用于高铁隧道的安全监测，还可应用于包括地铁隧道、水利隧道、公路隧道等其他地下空间施工阶段的安全监测领域。本专利技术提供了一种用于判定隧道超欠挖的测量方法，包括以下步骤：步骤(1)：通过扫描仪对所述隧道进行扫描，获取所述隧道的点云数据；步骤(2)：将采集的数据导入到软件中，可寻找球棱镜位置，后视定向完成点云定位定向，以及可以进行点云降噪，清洗无效数据；步骤(3)：对数据预处理完成后，进行点云分析，并实时显示当前里程的超欠挖数据。上述的测量方法，其中，通过数据采集系统进行数据采集，所述数据采集系统包括三维激光扫描仪、棱镜、全站仪；通过数据预处理系统进行数据的预处理；通过数据检查复查系统进行点云分析，并实时显示当前里程的超欠挖数据，所述全站仪用于对工程坐标的控制。上述的测量方法，其中，通过获取隧道断面轮廓的激光点云数据，并将激光点云数据转换至平面坐标系中；计算出每个激光点云数据的坐标方位角，所述三维激光扫描仪用于外业数据的采集和内业数据的处理。上述的测量方法，其中，还包括数据导出系统，所述数据导出系统将断面里程、实测和参考断面面积、超欠挖面积导出成表格的形式。上述的测量方法，其中，所述全站仪直观放样出隧道超欠挖的位置和数值。上述的测量方法，其中，还包括数据过滤模块，用滤波器过滤噪声点和孤立点；数据配准模块采用图像配准方法对局部点云数据进行配准，组成完成的三维点云地图；数据分割模块，采用数据分割方法对三维点云地图进行分割，得到不同平面和不同物体的点云集合数据。上述的测量方法，其中，通过在沿隧道长度方向布设多个激光扫描测站，建立由三维激光扫描仪确定的参考坐标系，每一激光扫描测站之间设立至少3个公共的工作基点，三维激光扫描仪获取每一激光扫描测站的工作基点坐标以及隧道点云。本专利技术提供了一种用于判定隧道超欠挖的测量方法具有以下有益效果：本专利技术可以实现三维激光扫描仪最大偏差在毫米级别，完全满足超欠挖检测的精度要求，以Z+F三维激光扫描仪为核心的隧道超欠挖检测方案，不仅精度满足隧道超欠挖检测的要求，而且比传统检测方式的效率更高；不仅可以应用于高铁隧道的安全监测，还可应用于包括地铁隧道、水利隧道、公路隧道等其他地下空间施工阶段的安全监测领域。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1、图2为现有超欠挖的隧道截面示意图。图3为本专利技术一种用于判定隧道超欠挖的测量方法的流程示意图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本专利技术的技术方案。本专利技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利技术还可以具有其他实施方式。本专利技术提供的一种用于判定隧道超欠挖的测量方法，包括以下步骤：步骤(1)：通过扫描仪对所述隧道进行扫描，获取所述隧道的点云数据；步骤(2)：将采集的数据导入到软件中，可寻找球棱镜位置，后视定向完成点云定位定向，以及可以进行点云降噪，清洗无效数据；步骤(3)：对数据预处理完成后，进行点云分析，并实时显示当前里程的超欠挖数据。本专利技术可以实现三维激光扫描仪最大偏差在毫米级别，完全满足超欠挖检测的精度要求，以Z+F三维激光扫描仪为核心的隧道超欠挖检测方案，不仅精度满足隧道超欠挖检测的要求，而且比传统检测方式的效率更高；不仅可以应用于高铁隧道的安全监测，还可应用于包括地铁隧道、水利隧道、公路隧道等其他地下空间施工阶段的安全监测领域。在本专利技术中，通过获取隧道断面轮廓的激光点云数据，并将激光点云数据转换至平面坐标系中；计算出每个激光点云数据的坐标方位角，所述三维激光扫描仪用于外业数据的采集和内业数据的处理；全站仪用于对工程坐标的控制；三维激光扫描仪用于外业数据的采集和内业数据的处理。本专利技术通过获取隧道断面轮廓的设计图，并建立平面坐标系，再将获得的隧道断面轮廓的激光点云数据转换至平面坐标系中，计算出每个激光点云数据的坐标方位角，并获得该激光云数据所在的圆弧段，最后计算出该激光点云数据的超欠挖数值，计算过程精简，能够快速获得结果；能够准确地获取该激光云数据所处的位置和准确的超欠挖数值，为隧道施工质量提供有效保障。在本专利技术中，还包括数据导出系统，所述数据导出系统将断面里程、实测和参考断面面积、超欠挖面积导出成表格的形式。在本专利技术中，全站仪直观放样出隧道超欠挖的位置和数值，还包括数据过滤模块，用滤波器过滤噪声点和孤立点；数据配准模块采用图像配准方法对局部点云数据进行配准，组成完成的三维点云地图；数据分割模块，采用数据分割方法对三维点云地图进行分割，得到不同平面和不同物体的点云集合数据，通过在沿隧道长度方向布设多个激光扫描测站，建立由三维激光扫描仪确定的参考坐标系，每一激光扫描测站之间设立至少3个公共的工作基点，三维激光扫描仪获取每一激光扫描测站的工作基点坐标以及隧道点云。在数据采集过程中，将采集的数据导入到软件中，可自动寻找球本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于判定隧道超欠挖的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：通过扫描仪对所述隧道进行扫描，获取所述隧道的点云数据；步骤(2)：将采集的数据导入到软件中，可寻找球棱镜位置，后视定向完成点云定位定向，以及可以进行点云降噪，清洗无效数据；步骤(3)：对数据预处理完成后，进行点云分析，并实时显示当前里程的超欠挖数据。

【技术特征摘要】
1.一种用于判定隧道超欠挖的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：通过扫描仪对所述隧道进行扫描，获取所述隧道的点云数据；步骤(2)：将采集的数据导入到软件中，可寻找球棱镜位置，后视定向完成点云定位定向，以及可以进行点云降噪，清洗无效数据；步骤(3)：对数据预处理完成后，进行点云分析，并实时显示当前里程的超欠挖数据。2.如权利要求1所述的一种用于判定隧道超欠挖的测量方法，其特征在于，通过数据采集系统进行数据采集，所述数据采集系统包括三维激光扫描仪、棱镜、全站仪；通过数据预处理系统进行数据的预处理；通过数据检查复查系统进行点云分析，并实时显示当前里程的超欠挖数据，所述全站仪用于对工程坐标的控制。3.如权利要求2所述的一种用于判定隧道超欠挖的测量方法，其特征在于，通过获取隧道断面轮廓的激光点云数据，并将激光点云数据转换至平面坐标系中；计算出每个激光点云数据的坐标方位角，所述三维激光扫描仪用于外业数据的采集和内业数...

【专利技术属性】
技术研发人员：何伟，陈凯，汤琼，陈丽娟，付雪云，石字桔，何长青，鄢波，
申请(专利权)人：上海华测导航技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31