[发明专利]一种基于标靶识别的隧道监控量测方法

说明书

本发明提供了一种基于标靶识别的隧道监控量测方法。包括安装标靶，获取点云数据；将点云数据划分为拱顶点云数据和非拱顶点云数据；分别对拱顶点云数据和非拱顶点云数据中的隧道面点云数据进行平面拟合；根据拟合平面建立缓冲区，并删除缓冲区内的点云数据；对保留的点云数据进行聚类分析，得到标靶的中心坐标，进行隧道监控量测。本发明通过在隧道面内安装标靶，标靶与测点一一对应，可通过标靶位置的变化得到测点位置的变化，适用于进行隧道偏压情况的监测；除此之外本申请中通过建立缓冲区，可减少隧道面点云数据对标靶点云数据的干扰，减少计算量，提高标靶识别精度。

技术领域

本发明涉及隧道监测技术领域，具体涉及一种基于标靶识别的隧道监控量测方法。

背景技术

隧道施工期间，由于隧道周围地质情况复杂且施工过程中岩土力学行为的不断变化等原因，会对隧道产生综合影响从而使隧道产生变形，因此，隧道的监控量测是隧道施工安全控制的重要环节。

现有的隧道监控量测主要有以下几种方式：

一、直接通过三维激光扫描仪扫描隧道断面，得到隧道面点云数据，但通过此方法得到点云数据无法体现出隧道变形的趋势，也不适用于隧道偏压的情况；

二、通过多个扫描仪进行监控量测，成本较高，也无法适用于隧道偏压的情况；

三、在隧道面上设立扫描标靶，通过三维激光扫描，将大量点云数据压缩并规则化后得到标靶位置，降低了标靶识别精度，不适用于隧道监控量测。

四、在隧道面上设立反射片，在同行人员用手电筒对反射片进行照明的同时，通过全站仪、水准仪等仪器人工瞄准反射片中心进行反射片坐标测量，该方法测量效率低，自动化水平低，耗时长，且需要配备的测量人员多。

综上所述，急需一种基于标靶识别的隧道监控量测方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于标靶识别的隧道监控量测方法，以解决现有隧道监控量测方法不适用于隧道偏压情况下的监测的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于标靶识别的隧道监控量测方法，包括以下步骤：

步骤A：安装标靶，获取点云数据；

步骤B：将点云数据划分为拱顶点云数据和非拱顶点云数据；

步骤C：分别对拱顶点云数据和非拱顶点云数据中的隧道面点云数据进行平面拟合；

步骤D：根据拟合平面建立缓冲区，并删除缓冲区内的点云数据；

步骤E：对保留的点云数据进行聚类分析，得到标靶的中心坐标，进行隧道监控量测。

优选的，所述步骤A中：在隧道测点上安装平面标靶，通过三维激光扫描仪选取每个平面标靶及其周边位置进行扫描，扫描区域边界与平面标靶之间的间距L为0.5倍-1倍平面标靶边长。

优选的，所述步骤B中，针对每一个扫描区域的点云数据，当该扫描区域的点云高程平均值与隧道断面最大设计高程G之间的差值小于拱顶区域阈值时，该扫描区域的点云为拱顶点云数据，否则该扫描区域的点云为非拱顶点云数据。

优选的，所述拱顶区域阈值为0.1G。