[发明专利]基于三维激光扫描技术的圆形盾构隧道断面拟合方法

权利要求书

1.基于三维激光扫描技术的圆形盾构隧道断面拟合方法，其特征在于，包括：

S1、根据设计图及现场考察结果确定隧道的长度、内径尺寸、曲率半径，选择扫描方式、测站间距和扫描分辨率；在两个测站之间布设球型标靶，在隧道两侧管片上贴平面十字标靶纸；

S2、对采集到的点云数据进行预处理并截取断面；数据预处理过程包括点云拼接，去除噪点及点云简化，在对点云数据进行简化时，采用格栅采样方法；

S3、结合随机原理与最小平方中值法对隧道断面进行椭圆拟合，并应用莱特准则确定阈值进行优化。

2.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描技术的圆形盾构隧道断面拟合方法，其特征在于，所述S1，包括：

将三维激光扫描仪架设在任意位置扫描，借助十字平面标靶纸赋予绝对坐标的方法，两个测站之间布设4个球型标靶；隧道直线段部分，沿着隧道轴向每隔4倍测站间距，在左右两侧的衬砌管片上交替布设平面十字标靶纸；隧道曲线段部分，沿着隧道轴向每隔3倍测站间距，在左右两侧的衬砌管片上交替布设平面十字标靶纸。

3.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描技术的圆形盾构隧道断面拟合方法，其特征在于，所述S2，包括：

采用格栅采样简化方法，将点与点的距离设置为0.08m。

4.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描技术的圆形盾构隧道断面拟合方法，其特征在于，所述S3，包括：

根据隧道里程坐标对应的位置提取圆形盾构隧道断面，然后将断面点云均分成5个部分；应用随机原理，在每部分随机选取1个点坐标，共选取5个点坐标对；利用选取的5个点坐标带入椭圆一般方程并求解相应的系数；将该位置隧道断面的所有点云坐标带入求得的椭圆一般方程，计算残差并判断是否满足根据莱特准则确定的阈值；重复上述步骤选取残差平方和(∑V(i)²)最小对应的椭圆一般方程，并通过椭圆参数与椭圆一般方程系数的对应关系计算椭圆参数；

根据莱特准则，若V(i)≤-3σ或V(i)≥3σ，则将该点视为噪点，不计算入残差平方和，其中V(i)为椭圆拟合残差，[-3σ，3σ]是由莱特准则确定的阈值区间。