トンネルポイントクラウド処理システムV1.0手順
はじめに
トンネルポイントクラウド処理システムV1.0は、メトロトンネルシールド構造の変形監視用のポイントクラウド処理ソフトウェアです。地下鉄トンネルデータを取得するための3Dレーザースキャンテクノロジーの使用は、個別のポイントクラウドです。このシステムの助けを借りて、取得した点雲データを表示し、トンネルの中心軸を取得し、中心軸に従ってトンネルの断面を連続的に遮断し、断面の点雲に従ってトンネルの変形を分析することができます。座標変換により、2つのフェーズのポイントクラウドデータを比較および分析して、トンネルの変形を監視できます。
まず、ソフトウェアのインストールと登録
1.ソフトウェア開発環境と
C＃言語ベースの.Net4.0開発を使用してソフトウェアをインストールする場合、WindowsXPバージョン以上の環境で使用するにはインストールする必要があります。インストールプロセスを図1に示します。プロンプトに従ってインストールを完了します。
図1インストールプロセス
2.ソフトウェア登録ログイン
登録画面が表示されたら、ソフトウェアを最初に開いたときに、ユーザー名とパスワード、および正しい登録コードを入力する必要があります。図2に示すように。[登録]をクリックし、プロンプトに従って登録操作を完了します。ログインウィンドウを図3に示します。登録時に入力したユーザー名とパスワードを入力し、[ログイン]をクリックしてシステムインターフェイスに入ります。
図2登録インターフェース
3ログイン画面
次に、ソフトウェアの主な機能
1.トンネルポイントクラウドでフィルタリングされた
生のポイントクラウドデータRIEGL VZ-400スキャナーは、トンネルの壁、カテナリー、レールなどの情報を含む地下鉄トンネルを例として取得しました。まず、トンネル形状の特性に応じて、ポイントクラウドをフィルタリングし、トンネル壁を抽出します。具体的なプロセスは次のとおりです。
（1）まず、トンネル中心軸を合わせ、次にトンネル断面点を中心軸に沿って連続的に抽出します。
（2）楕円最小二乗フィッティング法を使用して、抽出されたトンネルセクションポイントを楕円にフィッティングします。
（3）断面点とはめ込まれた楕円との間の距離は、トンネル内壁点を取得するために非トンネル壁点をフィルタリングするためのしきい値として使用されます。しきい値を選択する原則は、トンネルの内壁のできるだけ多くのポイントが抽出されるようにすることですが、トンネルの内壁に接続されている付属物などのノイズポイントを回避することもできます。トンネルの内壁が理想的な滑らかな表面ではないことを考慮して、ソフトウェアはデフォルトでしきい値を3cmに設定します。
中心軸は理論的には断面の対称中心に配置する必要がありますが、エラーが存在するため、実際にはそれらの間に偏差dがあります。dが設定されたしきい値を超える場合は、手順（1）および（2）に従って、dがしきい値を下回るまでトンネルの中心軸を再調整する必要があります。
図4フィルタリング前後の比較
2.トンネルモデルの構築
トンネルセクションモデルを生成するためにアルキメデスピレアペア差分暗号化トンネルセクションを使用するポイントクラウドデータセクション、図5（a）
に示す全体モデル図5のトンネル図5（b）（a）（B）
3。
断面モデルで生成されたトンネルの変形解析、トンネルは軸点フィッティング距離dから任意の角度で測定でき、2つのトンネル壁L.、測定および解析セクション6。
図6測定分析セクション
4。
異なるデータの変形を比較するための座標変換を利用して、ターゲットの雲点をマークすることができ、統一された座標系に変換されます。統一された座標系での
断面一致分析
。2つの隣接する断面雲点座標データ間の関係に従って、2つのデータが対応する断面と一致します。そして、変形を比較して分析します。
第3に、
最初のステップであるデータの前処理を実行するための特定のステップ
1.
図7のデータを開き、メインインターフェイスの[データを開く]ボタンをクリックして、ポイントクラウドの元のファイルパスを見つけます。モデル構築モジュールの図面をクリックして、ポイントクラウドデータを表示します。回転およびズームして、元のポイントクラウドデータを観察できます。
7 _データを開くデータの前処理
2.変更パス
クリックパスの編集ファイル処理プログラムは、ファイルフォルダーにカスタマイズできます。
3.セグメンテーション前処理
「セグメンテーション前処理」の機能を実現し、ステーションの元のデータからスキャン機器から一定距離のポイントクラウドをインターセプトします。距離パラメータはボタンの上に設定されます。デフォルト値は20メートルです。
4.吸引
「吸引」機能は、スキャンデータの1つのステーションのスキャン距離に起因するポイントクラウド密度の不均一な分布に対して設定されます。均一吸引と比例吸引の2つのモードに分けられます。
5.トンネルエッジ
「トンネルエッジ」機能は、トンネルのエッジポイントの検索を実現します。そして、トンネルエッジポイントと軸ポイントの2つのファイルを生成します。
6.軸
生成軸機能を生成し、「軸生成」ボタンをクリックして、結果のファイル軸点を開き、軸フィッティングファイルを生成します。
モデル構築の第2ステップ
8_プレス軸をとったモデル構築セクション
7.セクション取得軸を
押す「セクション取得軸を押す」ボタンをクリックして、生成された「* .ZXD」ファイルを開きます。これは、セクション取得軸で実行されるプロセスです。
8.楕円フィッティング
「楕円フィッティング」ボタンをクリックして、生成された楕円点「* .TYD」ファイルを開き、楕円フィッティング手順を実行します。
ファイルを開く楕円フィッティング99.
トンネル壁データ生成
[データ生成トンネル壁]をクリックして、トンネルセクションポイントファイル " .DMD"を開き、データトンネル壁、ポイントファイル（ .SDMD）を生成するトンネル壁、および楕円トンネルを生成します。ポイントファイル（* .STYD）。
図10トンネルセクションのポイントファイルを開く
10.ラジアルを生成するモデルを
もう一度[楕円フィッティング]ボタンをクリックし、下を選択してトンネル楕円ポイントファイル（生成された.STYD）を開き、[ラジアルモデルを生成]ボタンをクリックしてファイル生成トンネル壁ポイント（。 SDMD）図に示すように。ラジアルモデリングファイル（.JXM）とラジアルオリエンテーションファイル（ .JXF）を生成します。
図11（a）トンネル楕円ポイントファイル（.STYD）を開く（b）トンネル壁ポイントファイル（ .SDMD）を開く
11.ラジアルの分析
「ラジアル分析」をクリックすると、ディスプレイモデリングの下にラジアルで生成されたモデリングファイル（* .JXM）が開きます。
図12（a）放射状分析セクション（b）放射状モデリングファイル（* .JXM）を開く
12.座標変換モデル
「モデル座標変換」ボタンをクリックし、デフォルトの4パラメーターボタンを選択します。図のように、変換パラメータファイル（ターゲット座標ファイル）を開き、変換するモデルファイル（* .JXM）を開きます。変換されたモデル座標ファイルは、計算によって取得されます。
図13（a）座標変換ファイルを開く（b）座標変換データファイルを開く
3番目のステップである変形解析
比較測定セクション13。モデルは
それぞれ「セクションモデル」、「モデル比較セクション」ボタンをクリックして、生成された（.JXF）ファイルを開きます。次に、対応するセクションを選択し、対応する「セクション測定」、「セクション測定の比較」ボタンをクリックします。断面測定機能を実現します。
図14（a）断面測定の比較（b）断面測定結果の表示
14.マッチング対象のモデルの
2つの楕円形断面が読み取られるポイント（* .JXF）で測定されたモデルマッチングセクションは、トンネルを開くために統一モデルを調整しました。（a）に示すように
、軸マッチングボタンをクリックします。対応するセクションモデルの関連付けを確立します。図（b）に示すように、比較分析のために対応する断面モデルをクリックします。
図15（a）トンネルモデルのモザイク表示（b）セクションマッチング測定
IV
鄭州メトロトンネル試験データによる、相対的な変形監視要件指標による結論。8か月のプログラミングと設計の後、トンネルポイントクラウド処理システムV1.0がリリースされました。このソフトウェアは、主にトンネルポイントクラウド処理におけるトンネルウォールポイントクラウドの抽出および分析機能を解決します。トンネル変形監視要件と組み合わせて、トンネルセクションの変形とトンネルの全体的な変形を示します。地下鉄トンネルの安全な運用のための技術サポートを提供します。ソフトウェア開発にはまだ欠陥があり、提案を歓迎します。連絡先：[email protected]。
中国鉄道トンネル調査設計研究所の技術開放プロジェクト