[发明专利]一种基于三维点云的隧道监测六维坐标系

摘要

一种基于三维点云的隧道监测六维坐标系，该坐标系包括三维空间的几何形态以及随时间和平面与铅垂方向的转向坐标轴，该坐标系可以用来描述隧道等地下工程的几何形状与大小，同时可以描述在平面内的变化姿态，铅垂面的变化姿态，以及随时间的变化姿态，该六维坐标系统可以运用软件和计算机准确确定隧道的横断面方向，得到监测断面的准确位置，同时建立对比模型与分析模型，实现监测点云数据的信息化处理和分析，根据监测所采集的点云或像元信息挖掘和计算特征点的空间信息，得到隧道等地下工程的位移和净空变化量，在不丢失监测信息的基础上为隧道等地下工程施工和设计提供了数据更可靠和信息更全面的依据。

主权项

一种基于三维点云的隧道监测六维坐标系，其特征在于：该坐标系的实现过程如下，(1)建立隧道六维监测坐标系：定义隧道中线为一空间几何曲线，几何原点位于隧道中线上，在隧道六维空间坐标系下隧道中线的几何形态表达式为：y＝f(xi,yi,zi,θi,βi,ti)，其中，X，Y，Z为隧道在测量三维几何坐标系下坐标值，θ隧道中线在某一点i的水平转角或偏角，β为隧道中线在某一点i的竖向转角或偏角；(2)隧道六维监测坐标系简化为隧道三维监测坐标系，快速得到在特定边界条件下的监测数据和分析结果：定义在某一时间t，隧道中线的竖向转角和水平转角均为零，可以把隧道六维空间坐标系统简化为以隧道中线方向为X坐标，以点到中线的距离为Y，以隧道高度为Z坐标的三维空间坐标系，实现横断面切片和监测三维点云数据处理。