[发明专利]一种基于隧道Lidar点云的二衬厚度数字预分析方法

权利要求书

1.一种基于隧道Lidar点云的二衬厚度数字预分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立坐标系QLZ，在坐标系中建立隧道二衬断面标准参数模型，隧道二衬断面标准参数模型为：

式中：i为设计断面参数要素编号，P_i为第i个参数要素模型，Q和Z为坐标系的坐标轴，a、b和R为圆曲线要素参数，A、B和C均为直线要素参数，δ_iS为第i个要素的开始方向角，δ_iE为第i个要素的终止方向角，n为设计断面中参数要素数；

步骤2：在隧道二衬断面标准参数模型中，以原点到Z轴负方向为起始方向，顺时针递增，分别计算出每个设计要素端点的方向角；

步骤3：根据隧道线路中线上指定的里程l_k和该里程处的切线方向获取该里程处的隧道初支断面点集；

步骤4：将隧道初支断面点集和隧道二衬断面标准参数模型在坐标系QLZ中对齐；

步骤5：将隧道初支断面点集中的每个点在隧道二衬断面标准参数模型中分别计算对应于每个要素的方向角；若在步骤2计算得到的方向角阈值范围内，则该点与隧道二衬断面标准参数模型中的设计要素对应，并计算其偏差；否则不对应，遍历隧道初支断面点集；

步骤6：按照设定的采样距离或者角度对步骤5中获取的隧道初支断面点集进行采样，在采样过程中插入三个特征点，分别是z坐标值最大的点、q坐标值最小和最大值的点，并计算各自的偏差；

步骤7：判断步骤6采样后初支断面点的偏差是否在设定的阈值范围内，若是则该里程处隧道二衬断面标准参数模型在坐标系QLZ中的位置即为二衬定位位置；若否则调整隧道二衬断面标准参数模型位置后，重复步骤3～5，直到偏差满足设定阈值，此时调整后的隧道二衬断面标准参数模型位置即为二衬定位位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于隧道Lidar点云的二衬厚度数字预分析方法，其特征在于，所述步骤5中坐标调整量为：

式中：r为采样后初支断面点集中q＜0的点数，m为采样后初支断面点集中q≥0的点，Δq为q的调整量，Δz为z的调整量；d_Z＝max为插入z坐标值最大的特征点偏差，d_Q＝min为插入q坐标值最小的特征点偏差，d_Q＝max为插入q坐标值最大的特征点偏差。