基于固定站激光扫描数据的公路隧道拱顶多期形变监测方法

激光点云技术具有高精度、高密度和适应性良好的特点，将其应用于公路隧道形变监测中，研究基于固定站激光扫描数据的公路隧道断面连续提取、滤波和多期形变监测的方法。为保证多期形变的观测断面在同一位置，在隧道中安装位置固定的扫描仪，利用三维中轴线和配准算法保证多期断面的同一性。提出一种两次迭代的椭圆曲线拟合方法，该方法第一次迭代基于椭圆形状约束对隧道拱顶断面的非拱顶断面点云进行滤除，第二次迭代利用迭代最小二乘拟合算法对滤波后的拱顶断面进行椭圆曲线拟合。基于拟合的椭圆曲线和极坐标法监测断面的多期形变。与传统RANSAC方法进行对比，两次迭代的椭圆曲线拟合方法在提取隧道椭圆曲线方面表现出更好的滤波效果和更高的精度。搭建隧道模型进行形变模拟和监测试验，对提取的多期数据进行分析，结果表明所提出的方法在公路隧道多期形变监测中具有可行性，且中误差小于2 mm，具有较高的精度。