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《山东科技大学》 2010年
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基于激光扫描数据的隧道曲面重建技术研究

白廷义  
【摘要】:近年来,我国城市地下轨道交通发展迅速,随着地下轨道交通的发展,地铁隧道安全成为社会广泛关注的问题,隧道的形变监测也就越来越受到重视。激光扫描技术以其高精度、高密度、实时性和主动性的特点,正受到广泛的关注,将移动激光扫描技术应用于地铁隧道的变形监测是隧道变形监测的新方法。这是一种全新的非接触式实时安全检测技术,能弥补传统检测方法的不足,它采用非接触、实时在线的方式,全面获取结构体信息,基于计算机网络通信技术实现多传感器数据融合,成本低,过程可重复,具有实时、动态、高精度的特点,能提高监测的精度和时空上整体监测分析的能力。该技术也避免了监测与运营的矛盾以及常规方法所处的恶劣工作条件。 由于激光扫描数据有海量、冗余、强噪声的特点,这对数据处理带来了挑战。本文分析了隧道激光扫描数据误差的特点,指出激光扫描数据的误差存在于径向方向,而不是单纯的存在于竖直方向。针对误差的这种特点,提出了用空间转换的方法,将直角坐标空间转换到极坐标空间,还原了误差方向并使粗差剔除变得相对比较简单。由于激光扫描数据中含有大量的粗差,所以必须采用抗差估计方法,本文介绍了抗差估计的原理和各种抗差估计方法,最后采用了符号约束最小二乘,并证明了该方法的合理性。 论文的主要研究成果如下: (1)通过Laplace分布的M估计模型证明了符号约束抗差最小二乘的合理性,为该方法的应用奠定了基础。 (2)针对隧道的形状,对符号约束抗差最小二乘的算法作了改进,大大提高了该算法的效率。 (3)分析了隧道激光扫描数据的误差方向问题,提出了用空间转换的方法还原数据的误差方向,并利用改进的符号约束抗差最小二乘成功地剔除了隧道激光扫描数据中的粗差。
【学位授予单位】:山东科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U452.1

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