应用样条曲线拟合三维激光扫描盾构隧道点云切片.pdfVIP

第 1期 矿 山 测 量 NO．1 2014年 2月 MINE SURVEYING Feb．2014 doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2014．01．14 应用样条 曲线拟合三维激光扫描盾构隧道点云切片 闻永俊 ，卜建阳 (淮安交通勘察设计研究院有限公司，淮安 223001) 摘要：三维激光扫描技术采用散乱点云对隧道监测，难以对数据进行精确变形处理分析。通过圆曲 线拟合隧道点云切片得到的隧道收敛半径，虽然模型简单但不能很好的描述隧道的局部特征，应用 三次 B样条曲线在特定局部邻域拟合点云切片较好的解决 了圆曲线局部拟合不精确 ，样条 曲线整 体拟合干扰大局部特征不明显这些缺点。通过实验表明，采用该方法进行环形隧道收敛变形分析， 更能真实的反应隧道的真实变形情况，该方法对隧道变形监测具有一定的实用价值。 关键词：三维激光扫描技术；三次B样条拟合 ；收敛半径；变形分析 中图分类号：TB23 文献标识码 ：B 文章编号：1001—358X(2014)01—0042—03 传统隧道监测在 隧道壁上布设多个 固定观测 1．1 圆曲线拟合 点，以监测隧道收敛 的变化情况 ，其缺点是测点 圆曲线拟合采用经典最小二乘平差方法 ，点云 的局部性和片面性 ，即以点代面分析 的局 限性和效 与圆心的关系方程 ： 率较低 、外业繁重等。采用三维激光扫描技术 ，在 隧 (i— o)+(Y一Y。)一尺 =0 (1) 道 内采集海量点云数据 ，形成一个三维离散点隧道 设平差后的圆心坐标 ( ，ro)和圆半径为 则 模型，根据隧道变形特征理论对模型的后处理 ，提取 r c 。一舐 特征线和特征点进行计算分析，避免了传统监测得 JY=Yo一8y (2) 局限性 。但三维激光扫描难 以获取不 同期 的同名 LR=R0一 点，无法对单个同名点的位置判断变化趋势 ，因此传 圆半径的观测值和改正值与近似值的关系为： 统监测数据处理方式不适合全局 的、细节丰 富的点 尺i+Vr ： =R0+BR (3) 云数据 ，需要新的处理方式等 。罗德安等建立了 观测值的方程 ： 三维激光影像扫描技术 的整体变形监测模型 ，毕 俊等阐述了三维激光扫描技术在地铁隧道收敛变形 ： 一一 ++RR。。一一Rii ((44) 监测的作业流程 ，而 由于三维激光扫描技术扫描 法方程为： 数据处理复杂，近些年在监测方面没有发挥 出其优 势特点。对于提取 中轴线和隧道纵 向沉 降变形分 J．A舭+铆+E：¨ (5) lCBx+BBy+F=0 析，用圆曲线对点云切片进行拟合 ，模型简单 ，能反 其中 映隧道的整变形体信。对于环 向收敛分析 ，尤其是 A=[aa] B=[bb] C=[CC]