[发明专利]一种基于激光扫描数据的隧道监控量测成果可视化方法

说明书

本发明公开了一种基于激光扫描数据的隧道监控量测成果可视化方法，包括步骤：一、采集隧道三维点云轮廓；二、点云单元文件索引存储；三、点云单元文件可视化；四、获取全断面解算参数；五、隧道全断面解算并建立可视化全断面数据库；六、生成隧道漫游视频；七、隧道全断面数据监控量测成果可视化。本发明通过建立点云单元文件索引存储，保证大尺度隧道的快速流畅的浏览，通过获取全断面解算参数进而对隧道全断面解算并建立可视化全断面数据库，将直径收敛、错台错缝、三维位移展示到隧道管片的BIM模型上，并将隧道内的变形监测、施工工况融入隧道，无需光照和手工建模，视频清晰度高，实现隧道全断面数据监控量测成果可视化指导、验收和监测。

技术领域

本发明属于隧道监控量测成果可视化技术领域，具体涉及一种基于激光扫描数据的隧道监控量测成果可视化方法。

背景技术

地铁盾构隧道在施工期及运营期都需要提供监控量测数据以指导隧道施工及进行安全防护。当前对大型土木工程等领域的监控与变形检测等，有基于人工检测、基于立体视觉检测、基于激光扫描检测等方式。人工检测借助高精度测量仪器，如水准仪、全站仪等，能获得高精度的结果，但存在效率低、劳动强度大等缺点，且成果的自动化数据处理及报表生成都具有一定复杂度；基于立体视觉检测，通过双目相机获取待检测区域的左右图像后，采用阈值分割、特征点检测、提取、立体匹配等，获得待检测对象的轮廓、位置、深度信息，具有灵活性强、成本低等优点，但其受天气，如光照、雨雪等复杂环境的影响较大。激光扫描技术能获得物体表面的大量坐标点云和激光反射率等信息，快速复建物体轮廓，生成物体的灰度图像等，具有速度快、精度高、且受天气变化影响小，鲁棒性强等优势，正逐渐应用到大型工程领域，如地铁隧道检测等。目前基于激光扫描对隧道进行检测通常直接对点云进行算法处理分析，但激光数据处理的软硬件集成度不高，成果的展示不够可视化，不能做到简单易用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于激光扫描数据的隧道监控量测成果可视化方法，通过建立点云单元文件索引存储，保证大尺度隧道的快速、流畅的浏览，通过获取全断面解算参数进而对隧道全断面解算并建立可视化全断面数据库，将直径收敛、错台错缝、三维位移展示到隧道管片的BIM模型上，显示直观，并可以将隧道内的变形监测、施工工况融入隧道，具有可视化、清晰度高、真实性、效率高等效果，无需光照、无需手工建模、视频清晰度高，监测范围全面，实现隧道全断面数据监控量测成果可视化指导、验收和监测，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于激光扫描数据的隧道监控量测成果可视化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、采集隧道三维点云轮廓：将激光扫描仪架设在移动载体上，设置移动载体的移动速度，并预先设置所述激光扫描仪的扫描分辨和采样频率，利用激光扫描仪的2D断面螺旋扫描模式，覆盖隧道内壁并沿隧道里程方向移动采集隧道内壁带有激光反射率的断面点云，每一个断面点云的扫描点坐标以激光扫描仪仪器中心为圆心，同时，将隧道衬砌管片对应的环号信息与断面点云的扫描点坐标结合，从而获得隧道三维点云轮廓；

步骤二、点云单元文件索引存储：对获得的隧道三维点云轮廓原始点进行分块，建立点云单元文件，并对点云单元文件创建唯一的点云单元文件索引标识，采用阿里云对象存储服务接口标准对隧道三维点云轮廓原始点进行有序存放、共享、备份；

步骤三、点云单元文件可视化：将点云单元文件重采样抽稀并导出为AutoCAD图形文件，将点云单元文件切片可视化；

步骤四、获取全断面解算参数：根据抽稀处理后的点云单元文件对应的反射强度信息，构造抽稀处理后的点云单元文件对应的灰度矩阵，生成对应的初始影像，并由人工标注环缝环号、拼装块接缝位置，从而获得每个扫描断面对应全断面解算参数，所述全断面解算参数包括里程信息、设计直径、分块角度、作业时间、作业顺序和盾构区间名称；