三维激光扫描技术是测绘领域出现的新技术，其利用激光测距的原理记录物体表面密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息。与目前的测量手段相比，具有快速、全面、非接触、高效率、无光线要求等优点。特别是在隧道检测中，由于隧道自身结构特点与现场条件的限制，利用三维激光扫描进行检测优势极其明显。本书从隧道扫描方案的制定、点云数据的处理分别进行了研究，并以实际的隧道为工程实例，分别进行了隧道监控量测相关要素的算法研究和实例验证。

1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 地铁隧道关键信息量测分析
1.1.2 三维激光扫描技术的特点
1.2 国内外研究现状
1.2.1 数据采集
1.2.2 数据拼接
1.2.3 隧道断面信息提取
1.3 当前研究存在的不足
1.4 主要内容
参考文献
2 点云数据采集
2.1 三维激光扫描技术
2.1.1 基本原理
2.1.2 扫描特点
2.2 扫描方案
2.2.1 测站间距
2.2.2 扫描分辨率
2.2.3 扫描时间
2.3 工程案例
2.3.1 案例一
2.3.2 案例二
2.3.3 案例三
2.3.4 案例四
2.4 小结
参考文献
3 点云数据预处理
3.1 点云数据拼接原理
3.1.1 基于点信息拼接法
3.1.2 七参数转换法
3.1.3 坐标转化拼接法
3.2 地铁隧道点云数据的拼接
3.3 点云数据的去噪
3.4 点云数据的简化
3.5 数据预处理及结果
3.5.1 数据预处理
3.5.2 拼接结果
3.5.3 结果分析
3.6 小结
参考文献
4 地铁隧道断面提取
4.1 隧道空间姿态信息
4.1.1 快速提取隧道断面的重要性
4.1.2 空间姿态信息常用提取方法
4.2 基于双向投影法的曲线隧道中轴线与断面点集提取
4.2.1 RANSAC算法
4.2.2 基于双向投影法提取曲线隧道中轴线
4.2.3 曲线隧道横断面点集的提取
4.2.4 曲线隧道横断面提取
4.3 基于点云法向量提取空间姿态信息及断面
4.3.1 空间姿态信息提取
4.3.2 断面提取
4.4 基于空间切割理论提取隧道断面
4.4.1 空间切割理论
4.4.2 隧道点云数据坐标的转换
4.4.3 隧道断面的提取
4.4.4 隧道横断面点云数据的提取
4.5 小结
参考文献
5 盾构隧道断面椭圆拟合及关键参数分析
5.1 最小二乘法拟合断面
5.2 最小平方中值法拟合断面
5.2.1 结合随机原理与最小平方中值法
5.2.2 莱特准则优化椭圆拟合算法
5.2.3 算法模拟测试
5.3 隧道中心点坐标及椭圆度分析
5.3.1 隧道中心点坐标分析
5.3.2 隧道衬砌椭圆度分析
5.4 小结
参考文献
6 隧道断面关键信息挖掘
6.1 盾构隧道断面关键信息分析
6.1.1 断面坐标对比
6.1.2 盾构隧道衬砌管片错台分析
6.2 矿山法隧道断面关键信息挖掘
6.2.1 隧道坐标对比
6.2.2 隧道超欠挖分析
6.3 工程应用
6.3.1 断面坐标对比分析
6.3.2 隧道衬砌错台分析
6.4 矿山法隧道量测分析
6.4.1 隧道坐标对比
6.4.2 隧道超欠挖分析
6.5 小结
7 盾构隧道渗漏水快速检测方法
7.1 竣工盾构隧道灰度图的生成
7.1.1 反射强度信息修正
7.1.2 点云展开
7.1.3 栅格化
7.2 识别与统计
7.2.1 图像二值化
7.2.2 图像去噪
7.2.3 渗漏水区域识别与统计
7.3 工程应用
7.3.1 试验场地概况
7.3.2 隧道衬砌灰度图
7.4 小结
参考文献
8 隧道变形监测的应用研究
8.1 基于MDP算法断面的变形监测
8.1.1 基于MDP算法断面的变形计算
8.1.2 变形噪点信号的删除
8.2 点云数据处理软件对曲线隧道建模进行变形分析
8.2.1 Geomagic Quality隧道建模处理软件
8.2.2 CloudCompare隧道建模处理软件
8.3 隧道变形监测分析
8.3.1 曲线隧道的断面变形监测分析
8.3.2 隧道的整体变形分析
8.3.3 与传统收敛监测方法的对比
8.3.4 精度评定
8.4 小结
参考文献
9 总结与展望
9.1 总结
9.2 进一步工作及展望