重庆某隧道工程高精度三维激光扫描测绘项目案例

三维激光扫描技术在复杂地质隧道岩体信息获取中的优化

为了更高效,高精度地获取岩体结构面信息,借助三维激光扫描技术,提出并建立一种基于Kriging算子和最小二乘法组合的点云插值方法.首先对获取的隧道点云数据利用单一的最小二乘法进行插值,并以此为基础,结合Kriging算子的适应度函数建立组合插值模型.在利用三维激光扫描仪已获取的某岩溶隧道的原始点云数据的基础上,运用组合模型进行插值处理,以此获取岩体结构面信息,并将组合方法得到的结果与单一的插值方法进行对比,发现组合方法插值效果较好,误差也较小.基于Kriging算法和最小二乘法结合的插值方法,在利用三维激光扫描技术获取岩溶隧道岩体几何信息—结构面产状的过程中能更加精确,全面,并可以用于岩体稳定性评价.%It is of great significance to access structural plane information of Karst tunnel rapidly and entirely in tunnel stability evaluation .To obtain the structural plane information with high accuracy effectively ,an point cloud interpolation method based on Kriging operator and least square is proposed by employing 3D laser scan technology .At first ,the tunnel point cloud data is interpolated with least square method separately ,based on w hich a combination interpolation model combining adaptability function of Kriging operator is established .To get the structural plane information ,the original point cloud data of a certain Karst tunnel obtained by 3D laser scanner is interpolated by using combination interpolation model . And a comparison between the results from combination interpolation method and single interpolation method is made ,finding the former is much better with less error .It proves that the combination interpolation method based on Kriging operator and least square can be used to obtain the geometric information—structural plane information of a Karst tunnel by employing 3D laser scan technology accurately and entirely ,thus this method can be used in the stability evaluation of rock mass .

三维激光扫描技术在复杂地质隧道岩体信息获取中的优化

为了更高效,高精度地获取岩体结构面信息,借助三维激光扫描技术,提出并建立一种基于Kriging算子和最小二乘法组合的点云插值方法.首先对获取的隧道点云数据利用单一的最小二乘法进行插值,并以此为基础,结合Kriging算子的适应度函数建立组合插值模型.在利用三维激光扫描仪已获取的某岩溶隧道的原始点云数据的基础上,运用组合模型进行插值处理,以此获取岩体结构面信息,并将组合方法得到的结果与单一的插值方法进行对比,发现组合方法插值效果较好,误差也较小.基于Kriging算法和最小二乘法结合的插值方法,在利用三维激光扫描技术获取岩溶隧道岩体几何信息—结构面产状的过程中能更加精确,全面,并可以用于岩体稳定性评价.

三维激光扫描技术在铁路隧道施工期监控量测中的应用研究

施工期变形监控量测是新奥法隧道施工的重要工作内容,三维激光扫描技术具有高精度,全空间,高效率等优点.结合新建盘州市至兴义市高速铁路某隧道施工期变形监测项目,采用三维激光扫描技术对隧道进行全空间点云扫描,采用无效数据剔除,点云滤波降噪,数据抽除等预处理后,提取施工期间4个阶段的隧道断面变形,分析不同断面的变形收敛值和全空间位移场.研究表明,离掌子面越远,断面变形值整体上逐渐减小并趋于收敛,隧道全空间变形场的监测结果与断面变形分析一致.与断面变形分析和传统监控量测结果相比,隧道全空间变形场具有分时段性,时效性和全面性,能反映隧道新开挖段围岩的真实变形,在施工期隧道监控量测中具有明显优势.

基于三维激光点云的隧道形变分析

最近几年来,随着我国经济的不断发展,隧道地铁的建设规模不断扩大,为了确保隧道地铁安全且平稳地运营,对隧道地铁进行形变分析就越来越重要.随着三维激光扫描仪的不断发展,应用于文物保护,城市建筑物的检测,地形测绘,隧道工程,采矿业等.像隧道,大坝等采用传统的设备不能有效采集形变信息,而三维激光扫描仪能够快速,高精度的扫描点云数据.本文采用三维激光扫描仪对隧道轮廓进行扫描,对于获取的隧道点云的数据进行形变分析研究.首先对获取的隧道点云进行点间隔抽稀和去噪,然后对处理过的数据提取中轴线,以便在截取隧道断面时,明确截取断面的方位处的姿态,以确保取断面的方向与隧道伸展方向是正交的.本文中提出将三维激光点云分别投影到XOY面和XOZ面,通过获取上下边界点得到中点,然后将中点利用RANSAC算法分别拟合直线,将这两个面拟合的直线作为中轴线.在截取隧道断面时,先将中轴线旋转至与X轴平行,采用切片式,等间隔的方法截取断面,但是由于隧道表面存在盾构环片的大量附属物等影响,进行断面的截取确定合适的厚度至关重要.本文中对于不同断面截取的厚度,基于椭圆拟合的去噪方法,通过比对不同的切片厚度的去噪效果来确定最终的切片厚度,利用得到的切片厚度将隧道点云进行断面截取.最后对隧道的断面进行整体形变分析和局部形变分析,由于隧道初始设计的断面是圆形,在外部荷载的作用下,隧道会产生不规则的形变,形变为离心率小的椭圆.在隧道整体形变分析中,将隧道断面数据分别拟合为圆形和椭圆,统计出各个断面的拟合半径,长短半轴的长度.通过与原始设计图的标准圆的半径进行对比和汇总,从而得到隧道整体形变的信息.通过整体形变分析,得到形变程度大的断面,对这个断面进行局部形变分析,先利用最小二乘法曲线拟合断面的轮廓线,与标准圆形进行对比,得到断面的扩张和收敛的区域.针对这些区域,通过计算基于基准点的偏离距离来达到局部分析的目的.