(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111425542.X (22)申请日 2021.11.26 (71)申请人 中铁二局集团有限公司 地址 610031 四川省成 都市金牛区通锦路 16号 (72)发明人 杨维裕　粟剑　杨章　欧江　 徐清华　肖读书　段太生　刘洪权　 周适　王靠省　刘立正　李小龙　 晏勇　江华　郭平　何军　 (74)专利代理 机构 四川力久律师事务所 512 21 代理人 刘雪莲 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06T 7/62(2017.01) (54)发明名称 一种隧道断面的超欠挖面积获取方法 (57)摘要 本发明属于隧道与地下工程技术领域， 特别 涉及一种隧道断面的超欠挖面积获取方法。 主要 包括如下步骤： 对隧道断面设计线按照积木法进 行定义， 利用获取的隧道断面实测线测点数据得 到第一坐标， 进一步通过第一坐标反算测点数据 的第二坐标， 按照一定方式排序， 得到排序后的 包括所述隧道断面实测线测点在所述隧道断面 设计线上的偏距和第二坐标的坐标数列； 根据排 序后的坐标数列依次连线， 计算第一坐标、 第二 坐标的交点坐标， 即第三坐标； 由此可计算出隧 道超欠挖面积及测点偏离值。 该方式无需知 道各 曲线元圆心坐标等其它结构尺 寸， 隧道断面设计 线的确定方法更加简单、 统一、 灵活， 组成隧道断 面设计线的线元类型 更加多样。 权利要求书2页 说明书9页 附图3页 CN 114254418 A 2022.03.29 CN 114254418 A 1.一种隧道断面的超欠挖面积获取 方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1、 建立隧道断面坐标系， 将隧道断面设计线的设计数据根据构成隧道断面设计线的 不同曲线段的连接顺序以及相 邻两曲线段连接处的设计切线角， 按积木法从坐标原 点按所 述隧道断面设计线里程增加方向依次确定隧道断面设计线 各曲线段之 间的相互关系， 即得 到隧道断面设计线的线路定义文件； S2、 通过测量获取目标线路里程的隧道断面实测线上若干测点在线路坐标系中的坐 标， 标记为原始 坐标， 根据目标线路里程的隧道断面与线路的关系， 反算得到若干所述测点 在所述隧道断面 坐标系的坐标 数据， 标记为第一 坐标； S3、 通过反算所述第一坐标在所述隧道断面设计线上对应的坐标数据， 标记为第二坐 标， 同时获得所述第一坐标对应于隧道断面设计线的里程和偏离隧道断面设计线的偏离 值； S4、 根据步骤S3得到的坐标数据， 按里程排序后， 将隧道断面设计线各连接点坐标按里 程大小顺序插入排序后的所述第二坐标中， 得到包括隧道断面设计线 各连接点坐标在内的 第二坐标， 标记为新第二坐标， 从而得到由若干折线组成的隧道断面实测线和隧道断面设 计线； 计算所有隧道断面实测线与隧道断面设计线相交的交点 坐标， 标记为第三 坐标； S5、 根据相邻的两个第三坐标、 相邻所述第三坐标之间的所述第一坐标以及所述新第 二坐标的数据， 即可计算超挖或欠挖面积； 累计所有交点之间的所有超挖、 欠挖面积， 即可 得到目标 里程隧道断面的超挖、 欠挖面积。 2.根据权利要求1所述的隧道断面的超欠挖面积 获取方法， 其特征在于， 所述隧道断面 设计线的线路定义文件具体的数据格式如下 所示： l0 r0 α0 t0 x0 y0 l1 r1 α1 .... li ri αi 其中， li表示隧道断面设计线上不同曲线段首尾连接点 处的里程， ri表示对应的曲率半 径， αi表示该里程处的设计切线角； 其中i 为自然数。 3.根据权利要求1所述的隧道断面的超欠挖面积获取方法， 其特征在于， 步骤S2中， 所 述第一坐标通过如下 方式获取： S21、 根据 所述线路定义文件， 获取隧道断面设计线的隧道中心线偏离线路平面中心线 的水平偏离值s以及隧道断面设计线的拱顶偏离线路高程设计线的高程偏离值h； S22、 根据线路高程设计线， 计算所述隧道断面的线路里程L对应线路高程设计线 的高 程值H； S23、 通过测量设备， 获得所述隧道断面实测线上各测点在线路平面设计线坐标系中的 坐标(Xi、 Yi)， 即原始坐标， 以及每 个所述原 始坐标对应的高程 值Hi； S24、 根据上述原始坐标数据、 高程Hi的数据以及隧道所在线路的关系， 反算得到 各原始 坐标对应的线路里程 L和水平偏距Di； S25、 将步骤S24中反算得到的里程L对应的隧道断面各测 点的水平偏距Di和高程Hi， 按 照下式转 化得到所述原 始数据在隧道断面 坐标系的坐标(xi、 yi)， 即第一 坐标：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114254418 A 2式中xi、 yi分别为隧道断面实测线各测点的第一 坐标； Di、 Hi分别为隧道断面实测线各测点在线路里程L处偏离线路 中心线的水平偏距和高程 值； H为隧道断面所在线路里程 L对应的设计高程 值； s、 h分别为隧道断面设计线的隧道中心线偏离线路中线的水平偏离值和O点偏离高程 设计线的高程偏离值。 4.根据权利要求1所述的隧道断面的超欠挖面积获取方法， 其特征在于， 步骤S3中， 将 所述第二坐标以及对应的隧道断面设计线里程、 偏距数据， 按照所述隧道断面设计线里程 由大到小或由小到大的顺序进 行排序， 得到排序后的所述第一坐标在所述隧道断面设计线 上的偏距、 第二 坐标的数列。 5.根据权利要求4所述的隧道断面的超欠挖面积获取方法， 其特征在于， 步骤S3中， 根 据所述第一坐标(xi、 yi)， 反算各测点数据位于在所述隧道断面设计线上的里程为li， 偏距 di以及各测点在所述隧道断面设计线上的对应坐标(xi’、 yi’)， 记为第二坐标； 并在所述第 二坐标中插入隧道断面设计线各连接点坐标， 将里程li按照由大到小或由小到大的顺序重 新排序， 得到新 的由第一坐标(xi、 yi)、 各测点在隧道断面设计线上的对应里程li、 新第二 坐标和各测点的偏距值di组成的坐标 数列。 6.根据权利要求5所述的隧道断面的超欠挖面积获取方法， 其特征在于， 步骤S4中， 根 据上述排序后的坐 标数列， 得到由第一坐 标(xi、 yi)依次连线形成的由多条折线构成的隧道 断面实测线坐标数列； 得到由新第二坐标依次连线形成的由多条折线构成的隧道断面设计 线坐标数列； 根据相邻的第一坐标点的连线和相邻的新第二坐标点的连线； 即可计算隧道 断面实测线与隧道断面设计线各折线的相交点的交点 坐标(xJi、 yJi)， 记为第三 坐标。 7.根据权利要求6所述的隧道断面的超欠挖面积获取 方法， 其特 征在于， 令(x1， y1)与(x2， y2)分别为隧道断面实测线上相邻坐标之 间连线的两个端点坐标， (x3， y3)与(x4， y4)分别为隧道断面设计线某一 折线的两个端点 坐标； 所述第三 坐标按下式进行计算： 8.根据权利要求1所述的隧道断面的超欠挖面积获取方法， 其特征在于， 步骤S1中， 当 隧道断面设计线相邻曲线元 由不同半径相连时， 在两曲线段间插入长度等于零的曲线元， 记为零线元， 所述零线元起点里程为前一线元终点里程， 其起点的曲率半径等于前一线元 的终点曲率半径， 所述零线元终点里程为下一线元起点里程， 其终点 曲率半径为下一线元 起点的曲率半径。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114254418 A 3