[发明专利]一种盾构隧道环缝检测方法与系统

说明书

本发明提供的一种盾构隧道环缝检测方法与系统，其中该方法，包括：获取隧道的点云数据；对点云数据进行平面拟合得到每一个点云的法向量；根据每一个点云的法向量和角度阈值去除噪点得到管片点云；对管片点云进行分割聚类得到分割后的管片点云；根据分割后的管片点云得到环缝的位置信息。本发明通过对隧道的点云数据进行平面拟合、去噪和进行分割聚类后得到分割后的管片点云，并将基于此得到环缝的位置，可以快速、全方位地采集隧道内部的数据，掌握隧道整体变化情况，大大提高了环缝的检测效率和精度。

技术领域

本发明属于隧道工程测量技术领域，更具体地说，是涉及一种盾构隧道环缝检测方法与系统。

背景技术

随着城市轨道交通的发展，各个地方都加快了建设和规划以地铁为主的城市轨道交通体系。地铁隧道连续的处于地下，地面的建筑物压力、土体的扰动和隧道周围工程施工等都有可能对地铁隧道产生影响，如果不及时的对隧道进行检测和维护，将有可能进一步发展造成严重后果，比如隧道坍塌。这种后果一旦形成，将造成巨大的社会经济损失。

根据《盾构法隧道施工及验收规范》(GB50446-2017)中规定：使用直尺等工具每10环测量隧道衬砌的环间错台，每环需要检测4个点，允许偏差在15mm以内；隧道轴线和高程位置每10环检测一次允许偏差在100mm以内等。传统的检测工作大多采用全站仪、水准仪、塞尺、卡尺等测量仪器与人工作业相结合的方法进行检测，尽管这些技术能达到mm级测量精度，但是现有检测方法只能反映局部的特征，很难高效地进行大范围的检测，并且受作业人员素质和环境影响较大，难以保证检测质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种盾构隧道环缝检测方法与系统，旨在解决现有检测方法检测效率低的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种盾构隧道环缝检测方法，包括以下步骤：

步骤1：获取隧道的点云数据；

步骤2：对所述点云数据进行平面拟合得到每一个点云的法向量；

步骤3：根据所述每一个点云的法向量和角度阈值去除噪点得到管片点云；

步骤4：对所述管片点云进行分割聚类得到分割后的管片点云；

步骤5：根据所述分割后的管片点云得到环缝的位置信息。

优选的，所述步骤2：对所述点云数据进行平面拟合得到每一个点云的法向量，包括：

步骤2.1：获取每一个点云的近邻点；

步骤2.2：将每一个点云和相应点云的近邻点进行平面拟合得到点云平面；

步骤2.3：计算所述点云平面的法向量，并将所述点云平面的法向量作为相应点云的法向量。

优选的，所述步骤3：根据所述每一个点云的法向量和角度阈值去除噪点得到管片点云，包括：

步骤3.1：计算每一个点云的法向量与相应周围点的法向量之间的夹角和；

步骤3.2：判断所述夹角和是否大于角度阈值；

步骤3.3：当所述夹角和大于角度阈值时，则去除相应的点云得到管片点云。

优选的，所述步骤4：对所述管片点云进行分割聚类得到分割后的管片点云，包括：

步骤4.1：将所述管片点云上每个点按照各自的法向量缩进预设距离得到隧道点云；

步骤4.2：采用聚类算法对所述隧道点云进行分割聚类得到分割后的管片点云。

优选的，所述步骤5：根据所述分割后的管片点云得到环缝的位置信息，包括：