摘要：隧道断面的精确提取是隧道形变分析中的一个关键环节,然而,隧道内部复杂的形状和环境使得点云处理算法变得复杂,传统的断面提取与变形分析算法已经不适用于点云数据,因此亟需更高效和更鲁棒的算法。针对这一问题,本文提出了一种基于点云数据的隧道断面连续提取方法。首先,引入结合随机样本一致性(Random Sample Consensus,RANSAC)圆柱拟合与半径滤波的方法,以有效滤除离群点及附着在隧道壁上的噪声点;接着,通过双向投影获取隧道中轴线,并根据“与隧道中轴线正交旋转的直线相交于隧道壁”建立数学模型,从而实现对隧道点云断面的连续提取;最后,以断面点的拟合圆心坐标和设计半径为参数计算隧道的形变量,并通过可视化渲染直观展示隧道整体变形情况。为证明本文方法的有效性,实验选取了成都市某地铁线路三段地铁隧道的激光点云数据,结果表明,该方法滤除噪声时Ⅰ类误差、Ⅱ类误差和总误差均值分别为1.48%、1.03%和1.21%,Kappa系数达到97.45%。相比传统的最小二乘法、密度聚类法以及法向偏差法,本方法的3类误差之和分别降低了9.34%、10.61%和4.41%,Kappa系数则提高了5.36%、6.38%和3.65%。这充分展现出本方法更优越的鲁棒性和准确性;此外,该方法所提取出的隧道断面拟合半径与设计半径的偏差均值低至1.36 mm。相比目前的1.60 mm方法及6.00 mm方法,本文方法的偏差均值分别降低了2.5 mm和2.7 mm。而求得隧道形变量范围在0~18 mm之间,同时通过点云渲染方式直观展示了隧道整体变形情况。本研究的方法为隧道安全监测工作提供了可靠依据和基础支持。

摘要：三维激光扫描技术已广泛应用于运营期地铁隧道变形监测工作。针对常用地铁隧道中轴线获取方法存在的问题与不足,本文基于地铁隧道点云高程差异,提取隧道拱顶点云并拟合曲线,采用拱顶轴线代替中轴线对弯曲地铁隧道断面进行连续提取。针对传统断面去噪过程复杂、效率低下等问题,改进一种基于隧道断面几何特征的半径滤波去噪算法,且对去噪后的断面点进行椭圆拟合对比。利用武汉某弯曲地铁隧道点云数据进行试验,结果表明,以拱顶轴线代替中轴线提取弯曲地铁隧道断面的方法精度可靠,改进后的断面去噪算法简单高效,能够提高隧道变形监测工作效率。

摘要：针对传统测量方法在地铁隧道断面提取及变形监测中存在的成果单一、过程复杂、效率低下等问题,本文采用地面三维激光扫描(TLS)技术,提出了一种基于最小二乘法曲面拟合的断面提取及变形监测分析方法。该方法以隧道中轴线为基础提取隧道连续断面,将截取的断面拟合成曲面,通过多次曲面比较,获取拟合曲面水平与垂直方向的变化尺寸,进而计算地铁隧道的变形量。以西安地铁某隧道上行区间为例进行试验,结果表明本文技术方法较传统监测方法能够快速实现隧道断面提取及变形监测,有效提升工作效率。

摘要：机载激光雷达(LiDAR)技术是现代地理信息采集的重要手段之一,因其高精度、高效率的特点,已在输电线路工程的勘测设计中得到了广泛应用。本文针对《110kV及以上架空输电线路勘测设计无人机激光雷达系统标准》试验验证要求,基于实际工程项目数据,具体分析了不同地面点点云密度、不同断面提取方法对输电线路工程断面提取精度的影响情况,试验验证表明点云密度对断面提取精度的影响具有一定的正相关性,地面点点云在生成DEM的过程中存在一定的精度损失,而且随着点云密度的降低误差显著增大,尤其是在地形复杂区域。通过研究,建议在实际项目生产过程中采用直接点云法进行断面提取,以最大程度保留激光点云数据的原始精度水平。

摘要：本文首先介绍了开放DEM数据ASTER GDEM,然后阐述了使用Global Mapper软件和ASTER GDEM数据提取输电线路断面的技术方法,并以实际工程为例,分析ASTER GDEM数据提取输电线路的精度及其在输电线路设计初期的适用性,以期为相关研究者提供借鉴。

摘要：三维激光扫描技术已被广泛应用于隧道变形检测,但存在点云数据量大、断面提取效率低、不同类型的隧道变形检测算法通用性差等问题。本文提出了一种切割隧道断面局部范围点云的快速搜索算法,首先为点云数据建立八叉树索引,降低算法复杂度,简化搜索流程,给定查询点坐标、切割厚度、偏距,定义搜索范围平面多边形,并基于八叉树索引节点多边形相交判断,进行隧道断面的快速定位与提取;然后对隧道设计断面轮廓线进行等分,完成基于激光点云测量的任意形状隧道变形数值计算;最后以受地震影响的兰新客专大梁隧道为例,对扫描设站精度进行统计,完成隧道断面提取与变形检测分析,并给出了不同里程区间的偏移规律,为震后修复设计提供了数据支撑。

摘要：传统输电线路平断面测绘方法工作量大、野外危险性高,难以测量植被覆盖区域地面点高程及交叉跨越导线。针对该问题,本文提出了将无人机LiDAR技术应用于输电线路平断面测绘的方法。首先分析了无人机LiDAR的原理及优势;然后对无人机LiDAR外业数据采集、激光点云滤波构建DEM、三维地物采集、断面提取及平断面快速成图等关键技术进行了深入研究。结果表明,该方法可以实现高精度、智能化地测绘平断面图,效率大大提高,为输电线路路径优化提供了技术支撑,具有巨大的经济和社会效益,值得推广与借鉴。

摘要：建立具有连续空间表达的站场数字路基模型是实现站场专业BIM的基础核心问题。以站场的平纵横设计资料为基础数据,提出基于离散断面的数字路基模型的构建方法,实现站场下部结构信息模型的连续空间表达和高效的信息提取。建立邻接异构断面的构体原则,提出“广义六面体”法刻画不同构体状态下的空间封闭几何体模型;研究具有多级拓扑结构的体模型的剖切算法,实现了任意断面的快速提取;编制了原型程序,并利用独李北站算例进行测试分析,应用表明该方法可实现站场数字路基模型的高效构建与信息查询。

摘要：针对提取隧道点云中轴线3种不同算法,选择更加适合海量点云中轴线提取的算法。首先对隧道点云进行坐标转换,按里程对隧道点云进行连续正交断面的提取,将得到的断面通过椭圆模型进行粗差剔除;其次采用RGB颜色变化值表示断面的收敛扩张情况,通过柱状图、折线图表示断面形变特征;最后对隧道曲线段点云数据进行中轴线的提取,并进行平曲线要素的自动提取,为隧道平曲线主点位置识别、平曲线要素提取提供一种新途径。

摘要：为了保证列车运营安全,需要在日常运营过程中进行隧道限界检测,但现有检测方法存在测量干扰大、效率低、断面非连续性、与轨道结构相互独立等不足。为此,提出一种基于点云数据的轨道结构与隧道空间限界一体化自动检测方法。在通过中轴线拟合提取隧道任意位置断面的基础上,建立基于钢轨顶面的隧道限界检测坐标系,引入不同类型的隧道限界框,采用改进射线算法实现多种隧道类型的限界自动检测分析。对既有铁路隧道进行现场实验表明,采用该方法可实现侵限位置和侵限尺寸值的准确获取,并给出侵限断面图,满足隧道检测精度要求,在隧道日常运营维护中能够发挥重要作用。