[发明专利]一种基于点云数据的地铁限界检测及调线调坡方法及系统

权利要求书

1.一种基于点云数据的地铁隧道限界及调线调坡方法，其特征在于，包括：通过三维激光扫描仪获取地铁隧道点云数据；通过点云算法处理获取的点云数据；根据处理后的点云数据进行地铁隧道断面的剖切；将限界断面、车辆限界与点云数据获取的实测断面图套和对比；筛选出存在侵限的断面并计算侵线值、计算断面中心偏差；将检测断面中心连接成隧道中轴线，给定允许偏差范围，筛选需要进行调线调坡处理的断面及里程范围；并根据相关检测标准和设计资料给出调线调坡数值，完成线路的自动调线调坡处理工作。

2.根据权利要求1所述的一种基于点云数据的地铁隧道限界及调线调坡方法，其特征在于，处理获取的点云数据过程包括：点云数据去噪、点云数据拼接、点云数据精简和坐标转换过程，从而将获取的点云数据转换成测量坐标系下的隧道实体三维空间位置数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于点云数据的地铁隧道限界及调线调坡方法，其特征在于，根据处理后的数据进行地铁隧道断面的剖切，包括：得到某段里程间的隧道中轴线方程；根据隧道中轴线方程生成隧道实测断面图及断面拟合方程；根据断面方程带入断面里程获取隧道中心点坐标和高程。

4.根据权利要求1所述的一种基于点云数据的地铁隧道限界及调线调坡方法，其特征在于，隧道中轴线的获取过程包括：将点云数据投影至平面、剖面，沿隧道走向设置合理步长，依次搜垂直隧道走向、竖直方向上点云数据坐标值最大和最小的点，即提取边界点，对边界点进行拟合方程，进而得到隧道中轴线方程。

5.根据权利要求1所述的一种基于点云数据的地铁隧道限界及调线调坡方法，其特征在于，隧道实测横断面的获取过程包括：根据隧道中轴线方程计算截取断面中心的处切向量，该切向量即是断面法向量；横断面内的点与断面中心形成的向量与断面法向量垂直，已知断面中心的设计坐标值，根据向量间垂直关系建立截取断面的断面方程，根据点到平面的距离公式截取任意厚度的隧道横断面。

6.根据权利要求1所述的一种基于点云数据的地铁隧道限界及调线调坡方法，其特征在于，断面中心的设计坐标获取过程：隧道平曲线区分为直线段、圆曲线段和缓和曲线段，竖曲线分为直线段和曲线段，依据设计资料计算任意里程隧道断面中心的空间坐标值。

7.根据权利要求1所述的一种基于点云数据的地铁隧道限界及调线调坡方法，其特征在于，根据设计数据和规范生成不同类型隧道限界断面图，限界断面包括车辆限界、建筑限界，设计数据包括车辆参数、隧道半径参数；

限界断面图包括：建筑限界图和车辆限界图；其中，建筑限界图分为直线段和曲线段，车辆限界按车辆参数、隧道半径区分；

将限界断面图与隧道横断面实测图套合，通过判定标出实测图上侵入限界断面图中的特征点并给出侵限值，并按照侵线值的大小进行统计各个检测断面，筛选出存在侵限的断面包含相应里程。

8.根据权利要求1所述的一种基于点云数据的地铁隧道限界及调线调坡方法，其特征在于，实测横断面由离散点组成，限界断面度为数学模型建立的图形区域，通过判定离散点与图形区域之间的数值关系实现侵限与否的判断；

将隧道横断面的设计中心坐标与实际断面中心坐标进行对比，计算隧道中心的偏差；根据横断面点云离散点拟合椭圆方程求取椭圆中心作为隧道横断面的实测断面中心；对于筛选出的限界断面图，根据断面中心偏差、规范标准要求判定是否要进行调线调坡；需要进行调线调坡的，进行线路平面上调整与纵断面调整，程序上给出隧道中心需要调整的距离，进行线路的自动化调线调坡工作。