[发明专利]一种基于空间分布的隧道椭圆化检测方法

说明书

本发明公开了隧道检测技术领域内的一种基于空间分布的隧道椭圆化检测方法，包括以下步骤：（1）使用三维激光扫描仪扫描隧道外缘一圈，每隔i mm采集一个数据点坐标，采集到的所有数据点构成模拟数据集；（2）过滤掉所有误差大的数据点，形成新的数据点集{M₁,M₂,M₃,...Mg}；（3）根据新的数据点集拟合椭圆；（4）根据拟合出的椭圆参数计算椭圆度；其中，g为数据点集中数据点的个数，M_k数据点为第k个数据点，1≤k≤g；使用本发明检测速度快，检测更加稳定，检测精度高。

技术领域

本发明属于隧道检测技术领域，特别涉及一种基于空间分布的隧道椭圆化检测方法。

背景技术

随着城市化进程及城市的大规模发展，我国正加紧地铁建设以解决日益严重的交通堵塞问题。由于隧道规模的快速扩大，隧道检测工作量随之骤增，加上中国幅域辽阔，从东到西、从南到北的地质构造、自然环境差异巨大，周围环境的变化以及列车运行时的震动等各种因素的影响，地铁隧道会出现各种病害，在地铁施工和运营维护过程中，隧道工程结构的变形检测是一项极其重要的工作。

隧道断面在理论上要求是圆形的，但是随着时间的推移，隧道会趋向椭圆化。而椭圆度是定量计算隧道椭圆化的重要参数，及时发现隧道变形隐患，预警隧道病害，因此对隧道椭圆度的检测日益重要。常规的隧道变形检测方法有吊铅垂法测量、精密水准测量、全站仪测量、测量机器人测量等，但这些监测方法速度慢、人力要求高、费时费力，同时测点也很离散和稀疏，不能反映隧道断面的整体形变情况。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中的不足之处，提供一种基于空间分布的隧道椭圆化检测方法，解决了现有技术中检测速度慢的技术难题，使用本发明检测速度快，检测更加稳定，检测精度高。

本发明的目的是这样实现的：一种基于空间分布的隧道椭圆化检测方法，包括以下步骤：

(1)使用三维激光扫描仪扫描隧道外缘一圈，每隔i mm采集一个数据点坐标，采集到的所有数据点构成模拟数据集；

(2)过滤掉所有误差大的数据点，形成新的数据点集{M₁,M₂,M₃,...Mg}；

(3)根据新的数据点集拟合椭圆；

(4)根据拟合出的椭圆参数计算椭圆度；

其中，g为数据点集中数据点的个数，M_k数据点为第k个数据点，1≤k≤g。

为了进一步提高检测精度，所述步骤(2)中，过滤掉误差大的数据点步骤具体为，

(201)以激光发生器所在位置为原点O，分别以过原点的水平线和垂线为x轴和y轴建立隧道端面平面直角系xOy，设离散数据点为(x_α，y_α)(α＝1，2，...g’)，计算模拟数据集的质心，以质心为中心，经过质心的水平线为初始直线，以初始直线依次逆时针间隔角度ω画一条直线，y₁、y₂、,...y_n，n＝180/ω，将数据点划分为多个区域，Ω₁,Ω₂,...Ω_m，m＝2n；

(202)设定g’＝g；

(203)从各区域随机选取占比为η的数据点，共选取p次，拟合p个椭圆，求出每个椭圆的参数，取参数平均值，将参数平均值作为初步拟合的椭圆参数，求出初步拟合的椭圆的两个焦点，计算新的数据点集中每一个数据点到两个焦点的距离之和，设定距离阈值d；

(204)设定k＝0，i’＝1；

(205)k’＝k+1；