摘要
我国经济实力日益增长，地域广阔，隧道工程的数量已经是世界上最多，规模也是世界上最大。且伴随着科技与经济实力的飞速增长，隧道的数量仍在飞速的增加。隧道工程无处不在，涉及高铁、公路、城市轨道交通等几乎所有交通领域，可以说是掌握了国家着经济命脉。 施工期隧道由于爆破影响，沉降变形很大。需要被监测以保证工程的安全运行。传统的隧道测量方法主要是先布设离散的监测点，然后人工定期对这些离散点进行监测，以进行变形监测。这种方法只能以局部的个别点来代表整体隧道内的变形情况，无法描绘出隧道内环境的细节，低效且耗费人力。而三维激光扫描作为一种新型技术，有着高效率、高精度、信息全面、不接触被测物等优点。将三维激光扫描应用于隧道测量，实现三维模型重建、断面测量、变形分析是十分有效的。 本文以陕西宝鸡境内某隧道项目，通过三维激光扫描得到的点云数据对隧道进行断面测量，并进行变形分析。文中对三维激光扫描系统的技术原理进行了研究，针对隧道内狭长的特殊环境，分析并实验出了扫描建模精度，整理出了一套基于三维激光扫描的高效率数据采集方法。整个步骤中，首先提出了新的扫描方案，进行外业数据采集；紧接着进行数据的预处理，包括点云拼接、点云去噪、点云抽稀、坐标系统一；将RANSAC算法引入拟合，对中轴线进行拟合。提出了竖直圆柱法对断面点进行了获取，并将断面点进行基于平滑样条的曲线拟合，最后得到完整的断面图。变形分析中，本文提出了点云拟合精度的可靠性分析标准，对隧道进行了整体变形分析与局部变形分析，发现了重心法局部变形分析在点云密度不均匀时的模型误差，并提出了二分法对该模型误差进行消除。最后通过改进的灰度预测模型完成了变形预测，提高了预测精度和可靠性。
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