基于三维激光扫描的隧道变形监测方法与流程

本申请涉及隧道监测，更具体地说，涉及一种基于三维激光扫描的隧道变形监测方法。

背景技术：

1、隧道变形分析是评估隧道结构变形情况以及安全性的重要手段之一，隧道的监控量测是隧道工程中的一个重要环节，从隧道的施工、竣工到整个运营期都要不断的进行监测，通过获取在不同时间相同断面的三维坐标数据，掌握隧道结构的受力变形情况及时发现问题，保证隧道的安全。

2、现有的隧道变形检测方法一般依靠人工仪器进行，由于人工检测或通过仪器检测需要人为进行操作，需要耗费大量时间进行实地采样和计算，导致检测效率较低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供了一种基于三维激光扫描的隧道变形监测方法，用于解决现有隧道变形检测方法，需要耗费大量时间进行实地采样和计算，导致检测效率较低的问题。

2、为实现上述目的，现提出的方案如下：

3、一种基于三维激光扫描的隧道变形监测方法，包括：

4、获取至少两次隧道各监测点扫描所得到的隧道点云，得到隧道点云集合；

5、基于隧道点云集合，对同一监测点进行匹配；

6、通过质心偏移法，计算隧道点云质心的质心偏移量；

7、基于点云质心的质心偏移量生成点云变形色图谱。

8、优选地，所述监测点包括：工作基点、结构监测点、监测基准点；

9、结构监测点包括道床监测点和管片监测点，道床监测点和管片监测点成对出现，道床监测点和管片监测点间隔设置。

10、优选地，获取一次隧道各监测点扫描所得到的隧道点云的过程，包括：

11、基于当前扫描站点对第一工作基点和当前结构监测点集合各结构监测点进行扫描，得到扫描数据；

12、移动初始结构监测点对的球形标靶到目标结构监测点对位置，得到新的当前结构监测点集合，其中初始结构监测点对是当前监测集合中位于隧道最前方的一对结构监测点，目标结构监测点对是隧道中位于当前结构监测点集合中的结构监测点之后的第一对结构监测点；

13、将当前扫描站点的下一个扫描站点作为新的当前扫描站点；

14、基于更新后的当前扫描站点对更新后的当前结构监测点集合各结构监测点进行扫描，得到扫描数据，并返回执行移动初始结构监测点对的球形标靶到目标结构监测点对位置的过程，直至更新后的当前扫描站点为最后一个扫描站点；

15、若当前扫描站点为最后一个扫描站点，则基于当前扫描站点对第二工作基点和当前结构监测点集合中的各结构监测点进行扫描，得到扫描数据；

16、将各扫描站点扫描得到的扫描数据进行集合，得到隧道点云。

17、优选地，基于当前扫描站点对第一工作基点和当前结构监测点集合各结构监测点进行扫描之前，还包括：

18、对工作基点和监测基准点进行检测，判断检测结果是否满足预设规范要求；

19、若满足，则执行基于当前扫描站点对第一工作基点和当前结构监测点集合各结构监测点进行扫描的步骤。

20、优选地，基于隧道点云集合，对同一监测点进行匹配，包括：

21、分别计算同一监测点在各点云之间的欧氏距离；

22、将欧氏距离最小的监测点进行配对。

23、优选地，通过质心偏移法，计算隧道点云质心的质心偏移量，包括：

24、分别根据各隧道点云中各点的点云坐标进行计算，得到各隧道点云的质心坐标；

25、根据各隧道点云的质心坐标计算点云质心的质心偏移量。

26、从上述的技术方案可以看出，本申请提供的一种基于三维激光扫描的隧道变形监测方法，首先获取至少两次隧道各监测点扫描所得到的隧道点云，得到隧道点云集合。然后基于隧道点云集合，对同一监测点进行匹配，并通过质心偏移法计算各隧道点云质心的质心偏移量。最后基于点云质心的质心偏移量生成点云变形色图谱。本申请的隧道变形监测方法通过点云变形色图谱可以清楚直观的反映隧道变形情况。减少了工作人员的计算过程，提高了隧道变形监测效率，可以实时、全面地评估隧道结构的变形情况。

技术特征：

1.一种基于三维激光扫描的隧道变形监测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描的隧道变形监测方法，其特征在于，所述监测点包括：工作基点、结构监测点、监测基准点；

3.根据权利要求2所述的基于三维激光扫描的隧道变形监测方法，其特征在于，获取一次隧道各监测点扫描所得到的隧道点云的过程，包括：

4.根据权利要求3所述的基于三维激光扫描的隧道变形监测方法，其特征在于，基于当前扫描站点对第一工作基点和当前结构监测点集合各结构监测点进行扫描之前，还包括：

5.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描的隧道变形监测方法，其特征在于，基于隧道点云集合，对同一监测点进行匹配，包括：

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于三维激光扫描的隧道变形监测方法，其特征在于，通过质心偏移法，计算隧道点云质心的质心偏移量，包括：

技术总结本申请公开了一种基于三维激光扫描的隧道变形监测方法，涉及隧道监测技术领域，首先获取至少两次隧道各监测点扫描所得到的隧道点云，得到隧道点云集合。然后基于隧道点云集合，对同一监测点进行匹配，并通过质心偏移法计算各隧道点云质心的质心偏移量。最后基于各点云质心的偏移量生成点云变形色图谱。本申请的隧道变形监测方法通过点云变形色图谱可以清楚直观的反映隧道变形情况，减少了工作人员的计算过程，提高了隧道变形监测效率，可以实时、全面地评估隧道结构的变形情况。技术研发人员：杨超,杨永林,潘东峰,廖东军受保护的技术使用者：机械工业勘察设计研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25