基于惯导和CPⅢ控制点的地铁隧道移动激光扫描三维点云重建

doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2021.0285

测绘通报 ›› 2021, Vol. 0 ›› Issue (9): 112-115,129.doi: 10.13474/j.cnki.11-2246.2021.0285

基于惯导和CPⅢ控制点的地铁隧道移动激光扫描三维点云重建

丁孝兵¹, 高志强², 杨坤¹

1. 佛山市测绘地理信息研究院, 广东佛山 528000;
2. 上海勘察设计研究院(集团)有限公司, 上海 200093

收稿日期:2021-03-26 修回日期:2021-08-14 出版日期:2021-09-25 发布日期:2021-10-11
作者简介:丁孝兵(1980-),男,硕士,高级工程师,主要从事地下空间数据处理及应用研究。E-mail:6599925@qq.com

A mobile laser scanning 3D point cloud reconstruction for metro tunnels based on inertial navigation and CPⅢ control points

DING Xiaobing¹, GAO Zhiqiang², YANG Kun¹

1. Foshan Serveying Mapping and Geoinformation Research Institute, Foshan 528000, China;
2. SGIDI Engineering Consulting(Group) Co., Ltd., Shanghai 200093, China

Received:2021-03-26 Revised:2021-08-14 Online:2021-09-25 Published:2021-10-11

摘要/Abstract

摘要： 地铁隧道初始运营前，需要对隧道的施工质量和零状态进行检测，传统方法采用全站仪测量隧道的特征点及断面，工作量大、效率低、成果单一。针对上述问题，本文提出了基于惯导和CPⅢ控制点的地铁隧道移动扫描三维点云重建方法，并验证了隧道断面点云、中轴线及轨道中心位置成果精度，满足隧道规划验收测量要求。同时，该方法可同步获得隧道的水平直径、管壁影像、纵断面图及横断面图等成果，既提高了作业效率，其测量成果又可作为轨道交通结构的零状态档案，为地铁隧道规划验收测量及后期运营维护提供翔实的基础资料。

关键词: 地铁隧道, 移动激光扫描, 惯导, 规划验收测量, 三维点云

Abstract: Before the initial operation of metro tunnels, the construction quality and zero-state of tunnels need to be inspected. The traditional method uses a total station to measure feature points and sections of tunnel, which is heavy-workload, low-efficiency and single-result.To solve the above problems,this paper proposes a mobile laser scanning 3D point cloud reconstruction method for metro tunnels based on inertial navigation and CPⅢ control points, and then verifies the accuracy of point cloud of tunnel section,central axis and track centers, which meets the requirements of tunnel planning acceptance measurement. At the same time, this method can simultaneously obtain the horizontal diameter, pipe wall image, vertical section and cross section of the tunnel, which not only improves the operation efficiency, but also can be used as the zero state file of rail transit structure, so as to provide detailed basic data for metro tunnel tunnel planning acceptance measurement and later operation and maintenance.

Key words: metro tunnels, mobile laser scanning, inertial navigation, planning acceptance measurement, 3D point cloud

中图分类号:

丁孝兵, 高志强, 杨坤. 基于惯导和CPⅢ控制点的地铁隧道移动激光扫描三维点云重建[J]. 测绘通报, 2021, 0(9): 112-115,129.

DING Xiaobing, GAO Zhiqiang, YANG Kun. A mobile laser scanning 3D point cloud reconstruction for metro tunnels based on inertial navigation and CPⅢ control points[J]. Bulletin of Surveying and Mapping, 2021, 0(9): 112-115,129.

参考文献

[1] 王斌,罗莉.城市轨道交通竣工测量关键技术探讨[J].测绘地理信息,2016,41(4):99-102.
[2] 宋高磊,菅志诚.轨道交通竣工规划验收测量探讨[J].江西建材,2014(16):166-167.
[3] 丁孝兵,杨坤,陆庆虾.移动三维激光扫描技术在地铁隧道断面检测中的应用[J].城市勘测,2021(2):157-160.
[4] 许少辉.地面三维激光扫描技术在地铁隧道竣工测量中的应用[J].城市勘测,2016(5):68-72.
[5] 凌静,张迎亚,曹震,等.基于地面三维激光扫描技术的盾构隧道竣工测量探究[J].测绘通报,2016(S2):222-223.
[6] 夏春初,王智,张洪德.三维激光扫描仪在地铁竣工测量中的应用及精度分析[J].城市勘测,2016(2):129-131.
[7] 孔祥玲,欧斌.三维激光扫描技术在隧道工程竣工测量中的应用研究[J].城市勘测,2013(2):100-102.
[8] 王凡平,匡志威,刘鹏程,等.三维激光扫描仪在地铁限界测量中的应用[J].城市勘测,2020(3):117-121.
[9] 张麟.车载移动三维激光扫描技术高程精度研究[J].科技创新与应用,2019(8):144-145.
[10] 武萌,汤霞清,黄湘远.基于固定里程量测的车载捷联惯导/里程计组合导航算法[J].弹箭与制导学报,2016,36(5):21-24.
[11] 付强文,秦永元,周琪.改进量测的车载捷联惯导/里程计组合导航算法[J].测控技术,2013,32(7):134-137.
[12] 肖烜,王清哲,程远,等.捷联惯导系统/里程计高精度紧组合导航算法[J].兵工学报,2012,33(4):395-400.
[13] 丁文娟,李岁劳,熊伟.捷联惯导系统/里程计自主式车载组合导航系统研究[J].计测技术,2006(1):14-16.
[14] 严恭敏.捷联惯导算法及车载组合导航系统研究[D].西安:西北工业大学,2004.
[15] 程效军,贾东峰,程小龙.海量点云数据处理理论和技术[M].上海:同济大学出版社,2014:162-177.
[16] 王令文,程效军,万程辉.基于三维激光扫描技术的隧道检测技术研究[J].工程勘察,2013,41(7):53-57.
[17] 孟庆年;张洪德;王智,等.移动三维激光扫描技术在地铁隧道病害检测中的应用[J].城市勘测,2021(2):143-148.

基于惯导和CPⅢ控制点的地铁隧道移动激光扫描三维点云重建

A mobile laser scanning 3D point cloud reconstruction for metro tunnels based on inertial navigation and CPⅢ control points

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	李旭. 三维激光扫描技术在地铁隧道竣工测量中的应用[J]. 测绘通报, 2022, 0(6): 166-169.
[2]	阮明浩, 卢永华, 刘玉贤, 汤圣君, 王伟玺, 张宇琦, 李游. 激光与倾斜点云精确配准与无缝融合[J]. 测绘通报, 2022, 0(4): 6-10.
[3]	潘东峰, 杨超, 吴一同, 谭钿, 张德林. 利用TLS技术进行地铁隧道断面提取及变形监测分析[J]. 测绘通报, 2022, 0(4): 130-133.
[4]	董之南, 时培好, 高晗. 基于移动式激光扫描的点云数据处理[J]. 测绘通报, 2021, 0(8): 97-101.
[5]	陈向阳, 侯刚栋, 潘恺, 李成成. 基于车载式激光扫描的地铁隧道结构检测[J]. 测绘通报, 2021, 0(1): 165-168.
[6]	李军, 朱国琦, 樊晓东, 杨维, 黄震. 地铁隧道结构机器视觉检测系统及应用分析[J]. 测绘通报, 2020, 0(9): 27-32,37.
[7]	赵亚波, 王智. 基于移动三维扫描技术的隧道管片错台分析及应用[J]. 测绘通报, 2020, 0(8): 160-163.
[8]	段月辉. 徕卡P50三维激光扫描仪在建筑地形图测绘中的应用[J]. 测绘通报, 2020, 0(6): 158-162.
[9]	宋云记, 王智. 利用三维激光扫描技术进行地铁隧道施工质量管控及病害检测[J]. 测绘通报, 2020, 0(5): 150-154.
[10]	刘儒宏, 刘成龙, 何金学, 杨雪峰. 惯导型轨检仪轨道测量精度检测方法研讨[J]. 测绘通报, 2020, 0(4): 76-80.
[11]	高洪, 李凯, 马全明, 韩志晟, 孙丕川. 移动三维激光测量系统在地铁运营隧道病害监测中的应用研究[J]. 测绘通报, 2019, 0(8): 96-101,161.
[12]	王芬, 徐炳前, 郝旦. 三维激光扫描技术下的规划验收测量数据处理及成果获取[J]. 测绘通报, 2019, 0(4): 159-161.
[13]	敖龙辉, 郭杭. 室内环境下立体视觉惯导融合定位[J]. 测绘通报, 2019, 0(12): 12-17.
[14]	杨铭. 背包式移动三维激光扫描系统的应用[J]. 测绘通报, 2018, 0(9): 91-95.
[15]	杜黎明, 钟若飞, 孙海丽, 朱强, 张震. 移动激光扫描技术下的隧道横断面提取及变形分析[J]. 测绘通报, 2018, 0(6): 61-67.