[发明专利]隧道轴线确定方法及装置

说明书

本申请公开了一种隧道轴线确定方法及装置，该方法包括：确定初始单位方向矢量；隧道节段划分单元，在每个单元中心构建投影平面；构建局部坐标系；将投影到投影平面上指定范围内的投影点确定为有效点；将有效点的大地坐标转换为局部坐标系下的局部坐标；利用每个单元的有效点在投影平面上拟合圆，确定拟合圆的圆心局部坐标；将每个节段所有单元的圆心大地坐标进行空间直线拟合，得到第一轴线；根据第一轴线确定第一单位方向矢量；根据第一单位方向矢量确定第二轴线和第二单位方向矢量；确定第一、第二单位方向矢量的偏差；如果偏差小于等于偏差阈值，将第二轴线确定为该节段隧道轴线。本申请可以获得隧道节段的精确轴线。

技术领域

本申请涉及隧道检测技术领域，尤其涉及一种隧道轴线确定方法及装置。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

获取隧道结构断面几何信息，定期对运营期隧道结构受力和隧道稳定性开展状态评估，可以提高隧道结构寿命和安全性。隧道轴线是提取隧道断面及变形分析的基础。提取隧道断面的点云数据并进行变形分析，就要确保截取的隧道断面与其走向处处正交；另一方面，隧道轴线代表隧道的整体走势和空间姿态，在一定程度上反映出隧道结构变形情况。现有提取隧道轴线的方法有投影法、最小包围盒法、拟合圆柱面法和切片点云法等。这些研究方法背景大多为施工阶段隧道，目的是监控施工阶段隧道的整体变形以及盾构机掘进方向，利用上述方法获取的轴线精度不适用于隧道运营期变形分析。

发明内容

本申请实施例提供一种隧道轴线确定方法，用以获得隧道节段的精确轴线，为隧道的局部变形分析提供基础，该方法包括：

获取大地坐标系下待测隧道每个节段上每个点的大地坐标；针对每个节段，在节段的拱顶两端各选择一个目标点，根据两个目标点的大地坐标确定初始单位方向矢量；沿初始单位方向矢量的方向，将每个节段划分为等长度的多个单元，在每个单元中心构建与初始单位方向矢量垂直的平面，作为投影平面；将投影平面与初始单位方向矢量的交点作为原点，构建局部坐标系；将每个单元上每个点投影到投影平面，将投影到指定范围内的投影点确定为有效点；将有效点的大地坐标转换为局部坐标系下的局部坐标；利用每个单元的有效点在投影平面上拟合圆，确定拟合圆的圆心局部坐标；将圆心局部坐标转换为圆心大地坐标；将每个节段所有单元的圆心大地坐标进行空间直线拟合，得到第一轴线；根据第一轴线确定第一单位方向矢量；利用根据初始单位方向矢量确定第一轴线和第一单位方向矢量的方法，根据第一单位方向矢量确定每个节段的第二轴线和第二单位方向矢量；确定第一单位方向矢量与第二单位方向矢量的偏差；如果所述偏差小于等于偏差阈值，则将第二轴线确定为该节段隧道的隧道轴线。

本申请实施例还提供一种隧道轴线确定装置，用以获得隧道节段的精确轴线，为隧道的局部变形分析提供基础，该装置包括：