[发明专利]一种圆形隧道收敛变形的测量方法

摘要

本发明涉及一种圆形隧道收敛变形的测量方法，包括步骤S1三维激光扫描仪获取每一测站的工作基点坐标以及隧道点云；步骤S2以工作基点作为拼接基准点，将隧道点云归并到统一的参考坐标系中，并按照管节分割为多环管节的点云；步骤S3根据改进的圆柱面拟合算法将一环管节的点云拟合为圆柱面并提取管节轴线点坐标，圆柱面沿管节轴线方向投影到平面上获得二维的隧道点云轮廓线，根据椭圆拟合算法拟合为椭圆；步骤S4将椭圆沿轴线拓展成三维的椭圆柱面，进而获得整个隧道的三维收敛变形。与现有技术相比，本发明能够获取施工和运营期隧道的纵向轴线和收敛变形，无需布设监测点，测量效率高，为隧道施工和运营提供了全面的监测数据。

主权项

一种圆形隧道收敛变形的测量方法，其特征在于，包括：步骤S1：沿隧道长度方向布设多个激光扫描测站，建立由三维激光扫描仪确定的参考坐标系，每一激光扫描测站之间设立至少3个公共的工作基点，三维激光扫描仪获取每一激光扫描测站的工作基点坐标以及隧道点云；步骤S2：以步骤S1中工作基点作为拼接基准点，将步骤S1中所有激光扫描测站的隧道点云归并到一个统一的参考坐标系中，获得隧道三维点云，并按照管节将隧道三维点云分割为多环管节的点云；步骤S3：根据改进的圆柱面拟合算法将步骤S2中一环管节的点云拟合为圆柱面并提取管节轴线点坐标，圆柱面根据管节轴线点坐标进行坐标变换和降噪处理后，沿管节轴线方向投影到平面上获得二维的隧道点云轮廓线，根据椭圆拟合算法将二维的隧道点云轮廓线拟合为用于表示隧道的横断面收敛变形的椭圆，将椭圆上任意一点距离圆心的数值与隧道标准圆半径进行数值比对，求取两者差值，即得到了该处对应的管节收敛变形值；所述步骤S3中圆柱面的拟合具体为：删除残差大于设定值的点云，再对点云进行均匀抽稀，再以100个点云进行圆柱面拟合，将此拟合结果作为一个初始值再对一环管节的点云进行圆柱面拟合；步骤S4：根据平面应变条件，将步骤S3中椭圆沿轴线拓展成三维的椭圆柱面，该椭圆柱面表示一环管节的收敛变形，由多环管节对应的椭圆柱面获得整个隧道的三维收敛变形。