[发明专利]利用3D激光扫描技术监测铁轨下卧层纵向形变的方法

摘要

本发明涉及一种利用3D激光扫描技术监测铁轨下卧层纵向形变的方法，属于遥感监测或测绘测绘技术领域，其具体包括以下步骤：安装固定3D激光扫描设备，铺设不动；列车开动，接收信号，快速扫描；确定参照目标反射中心；数据预处理与拼接；提取中轴线，比较纵断面形变量；分析、比较、预警。该方法适用于城轨隧道线路等地下建筑结构的空间数据采集，并快速检测使地铁运行过程中对铁轨下卧层纵向变形量，同时对产生的变形量提供预警。

主权项

一种利用3D激光扫描技术监测铁轨下卧层纵向形变的方法，其特征在于：监测方法具体步骤如下：（1）首先在铁轨路面相邻枕木之间，每隔30m铺设2‑3个边长5cm的正立方反射体，用于校正，且确保这些反射体在整个监测过程中固定不动；（2）在地铁列车上设置固定点，安装支架，把移动式3D激光扫描仪放置在支架上，用螺栓固定，刻度标记，安置扫描仪对准刻度；连接计算机、电源、相机这些设备，开始采集数据，采集的数据包括全范围粗扫数据、监测区域精扫数据、追踪目标精扫数据以及校正反射体精扫数据；（3）确定参照目标反射中心：由于参照目标反射体点云强度高，根据点云分布的几何特征确定参照目标反射中心；其数据配准的原理是以第一期数据，即3D激光扫描仪首次扫描时的仪器自身坐标系作为工程坐标系，以后所有期的数据都是以第一次数据即第一期数据为基准进行配准，融入该工程坐标系；（4）数据预处理与拼接：数据获取完毕之后的第一步就是对获取的点云数据和影像数据进行预处理，通过数据滤波将噪声数据剔除，如果认为所采集到的点云数据或者局部数据相对于工程本身过于密集，还可以对数据进行抽隙处理；而数据拼接即数据配准的方法实质是以校正反射片为公共点的数据拼接；（5）提取铁轨下卧层中轴线，通过截取纵断面比较形变量：通过计算机拟合一条用来表示隧道的姿态的空间曲线即中轴线来选取截断面，测定截断面处的纵断面空间姿态信息，通过比较纵断面空间姿态信息得到地铁隧道的形变量，通过形变量显示监测结果；（6）比较不同时间序列下该形变量的变化情况，读取所需数据，分析目标情况；（7）安全状况判断并提出预警或报警。