CN110207608A - 一种基于三维激光扫描的地铁隧道形变检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于三维激光扫描的地铁隧道形变检测方法，包括如下步骤：S1、在地铁隧道的轨道上运行检测小车，以检测小车的中心为原点，建立地铁隧道断面的直角坐标系；S2、在检测小车上安装角度计、激光测距仪和激光扫描仪，通过角度计、激光测距仪和激光扫描仪对起始点隧道断面进行旋转测量，得到起始点隧道断面的所有测量点的坐标数据，将起始点坐标数据发送至数据处理模块。本发明方法可以精准检测隧道断面的形状尺寸数据，通过对隧道三维空间轮廓数据和历史数据的对比分析，形成隧道断面形变报告，能够及时预警。
Description
技术领域
本发明涉及隧道形变检测技术领域，具体为一种基于三维激光扫描的地铁隧道形变检测方法。
背景技术
地铁是铁路运输的一种形式，指在地下运行为主的城市轨道交通系统，即“地下铁道”或“地下铁”(Subway、tube、underground)的简称；许多此类系统为了配合修筑的环境，并考量建造及营运成本，可能会在城市中心以外地区转成地面或高架路段。地铁是涵盖了城市地区各种地下与地上的路权专有、高密度、高运量的城市轨道交通系统(Metro)，中国台湾地铁称之为“捷运”(Rapid transit)。
地铁轨道交通的安全与规划、建设、运营各个阶段密切关联又决定了轨道交通安全管理的系统性和整体性。城市地铁轨道交通一旦发生安全事故，其后果将极其严重。如何对地铁隧道形变进行精准检测，确保地铁轨道交通的运行安全，成为本申请需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于三维激光扫描的地铁隧道形变检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于三维激光扫描的地铁隧道形变检测方法，包括如下步骤：
S1、在地铁隧道的轨道上运行检测小车，以检测小车的中心为原点，建立地铁隧道断面的直角坐标系；
S2、在检测小车上安装角度计、激光测距仪和激光扫描仪，通过角度计、激光测距仪和激光扫描仪对起始点隧道断面进行旋转测量，得到起始点隧道断面的所有测量点的坐标数据，将起始点坐标数据发送至数据处理模块；
S3、将检测小车沿着轨道前进一段距离h，通过角度计、激光测距仪和激光扫描仪对第一位移点隧道断面进行旋转测量，得到第一位移点隧道断面的所有测量点的坐标数据，将第一位移点坐标数据发送至数据处理模块；
S4、将检测小车沿着轨道再前进一段距离h，通过角度计、激光测距仪和激光扫描仪对第二位移点隧道断面进行旋转测量，得到第二位移点隧道断面的所有测量点的坐标数据，将第二位移点坐标数据发送至数据处理模块；
S5、检测小车沿着轨道再前进n次，前进的距离为n*h，通过角度计、激光测距仪和激光扫描仪对第n位移点隧道断面进行旋转测量，得到第n位移点隧道断面的所有测量点的坐标数据，将第n位移点坐标数据发送至数据处理模块；
S6、数据处理模块根据起始点隧道断面至第n位移点隧道断面的坐标数据，对被测地铁隧道进行三维动态建模，获得隧道三维空间轮廓的拟合；
S7、通过对隧道三维空间轮廓数据和历史数据的对比分析，将隧道三维空间轮廓数据与标准轮廓数据相比较，分析隧道断面的形变，形成隧道断面形变报告。
优选的，所述地铁隧道断面的所有测量点包括激光测距仪扫描得到的高精度测量点和激光扫描仪得到的低精度测量点。
优选的，所述高精度测量点和低精度测量点之间设置时间间隔t，时间间隔t＝c*x/V，其中，c为激光光速，x为激光测距仪和激光扫描仪之间的距离，V为检测小车的前进速度。
优选的，所述步骤S2至步骤S5中的旋转测量角度为180度。
优选的，所述的距离h为3m。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明方法可以精准检测隧道断面的形状尺寸数据，通过对隧道三维空间轮廓数据和历史数据的对比分析，形成隧道断面形变报告，能够及时预警。
附图说明
图1为一种基于三维激光扫描的地铁隧道形变检测方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于三维激光扫描的地铁隧道形变检测方法，包括如下步骤：
S1、在地铁隧道的轨道上运行检测小车，以检测小车的中心为原点，建立地铁隧道断面的直角坐标系；
S2、在检测小车上安装角度计、激光测距仪和激光扫描仪，通过角度计、激光测距仪和激光扫描仪对起始点隧道断面进行旋转测量，得到起始点隧道断面的所有测量点的坐标数据，将起始点坐标数据发送至数据处理模块；
S3、将检测小车沿着轨道前进一段距离h，通过角度计、激光测距仪和激光扫描仪对第一位移点隧道断面进行旋转测量，得到第一位移点隧道断面的所有测量点的坐标数据，将第一位移点坐标数据发送至数据处理模块；
S4、将检测小车沿着轨道再前进一段距离h，通过角度计、激光测距仪和激光扫描仪对第二位移点隧道断面进行旋转测量，得到第二位移点隧道断面的所有测量点的坐标数据，将第二位移点坐标数据发送至数据处理模块；
S5、检测小车沿着轨道再前进n次，前进的距离为n*h，通过角度计、激光测距仪和激光扫描仪对第n位移点隧道断面进行旋转测量，得到第n位移点隧道断面的所有测量点的坐标数据，将第n位移点坐标数据发送至数据处理模块；
S6、数据处理模块根据起始点隧道断面至第n位移点隧道断面的坐标数据，对被测地铁隧道进行三维动态建模，获得隧道三维空间轮廓的拟合；
S7、通过对隧道三维空间轮廓数据和历史数据的对比分析，将隧道三维空间轮廓数据与标准轮廓数据相比较，分析隧道断面的形变，形成隧道断面形变报告。
其中，所述地铁隧道断面的所有测量点包括激光测距仪扫描得到的高精度测量点和激光扫描仪得到的低精度测量点；所述高精度测量点和低精度测量点之间设置时间间隔t，时间间隔t＝c*x/V，其中，c为激光光速，x为激光测距仪和激光扫描仪之间的距离，V为检测小车的前进速度；所述步骤S2至步骤S5中的旋转测量角度为180度；所述的距离h为3m。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.一种基于三维激光扫描的地铁隧道形变检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、在地铁隧道的轨道上运行检测小车，以检测小车的中心为原点，建立地铁隧道断面的直角坐标系；
S2、在检测小车上安装角度计、激光测距仪和激光扫描仪，通过角度计、激光测距仪和激光扫描仪对起始点隧道断面进行旋转测量，得到起始点隧道断面的所有测量点的坐标数据，将起始点坐标数据发送至数据处理模块；
S3、将检测小车沿着轨道前进一段距离h，通过角度计、激光测距仪和激光扫描仪对第一位移点隧道断面进行旋转测量，得到第一位移点隧道断面的所有测量点的坐标数据，将第一位移点坐标数据发送至数据处理模块；
S4、将检测小车沿着轨道再前进一段距离h，通过角度计、激光测距仪和激光扫描仪对第二位移点隧道断面进行旋转测量，得到第二位移点隧道断面的所有测量点的坐标数据，将第二位移点坐标数据发送至数据处理模块；
S5、检测小车沿着轨道再前进n次，前进的距离为n*h，通过角度计、激光测距仪和激光扫描仪对第n位移点隧道断面进行旋转测量，得到第n位移点隧道断面的所有测量点的坐标数据，将第n位移点坐标数据发送至数据处理模块；
S6、数据处理模块根据起始点隧道断面至第n位移点隧道断面的坐标数据，对被测地铁隧道进行三维动态建模，获得隧道三维空间轮廓的拟合；
S7、通过对隧道三维空间轮廓数据和历史数据的对比分析，将隧道三维空间轮廓数据与标准轮廓数据相比较，分析隧道断面的形变，形成隧道断面形变报告。
2.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描的地铁隧道形变检测方法，其特征在于：所述地铁隧道断面的所有测量点包括激光测距仪扫描得到的高精度测量点和激光扫描仪得到的低精度测量点。
3.根据权利要求2所述的一种基于三维激光扫描的地铁隧道形变检测方法，其特征在于：所述高精度测量点和低精度测量点之间设置时间间隔t，时间间隔t＝c*x/V，其中，c为激光光速，x为激光测距仪和激光扫描仪之间的距离，V为检测小车的前进速度。
4.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描的地铁隧道形变检测方法，其特征在于：所述步骤S2至步骤S5中的旋转测量角度为180度。
5.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描的地铁隧道形变检测方法，其特征在于：所述的距离h为3m。
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