技術(shù)特征：

1.一種基于激光雷達(dá)LIDAR點云數(shù)據(jù)獲取隧道正射影像系統(tǒng)，其特征在于：包括，點云文件輸入模塊、點云數(shù)據(jù)管理模塊、點云數(shù)據(jù)投影處理模塊、激光雷達(dá)影像生成模塊；

所述點云文件輸入模塊將地面激光雷達(dá)獲取的帶有與隧道骨架線坐標(biāo)系一致的原始三維點云數(shù)據(jù)集RD(N_k,E_k,H_k,RL_k)，通過隧道的骨架線里程投影法得到點k的隧道骨架線里程M_k；然后按照M_k分段的里程長度范圍將原始三維點云數(shù)據(jù)集RD分成多個點云分段數(shù)據(jù)集ND_j(M_i,N_i,E_i,H_i,RL_i)；其中，N_k為隧道壁返回的第k個激光點對應(yīng)的骨架線坐標(biāo)系北坐標(biāo)，E_k為隧道壁返回的第k個激光點對應(yīng)的骨架線坐標(biāo)系東坐標(biāo)，H_k為隧道壁返回的第k個激光點對應(yīng)的骨架線坐標(biāo)系高程坐標(biāo)，RL_k為第k個激光點反射回來的激光反射強度；k表示原始三維點云數(shù)據(jù)集中點的編號，j表示分段后的點云數(shù)據(jù)集的編號，i表示每個分段后的點云數(shù)據(jù)集中點的編號，ND_j表示第j個分段后的點云數(shù)據(jù)集，其中M_i表示第j個分段后的點云數(shù)據(jù)集中第i個點的隧道骨架線里程，N_i表示第j個分段后的點云數(shù)據(jù)集中隧道壁返回的第i個激光點對應(yīng)的骨架線坐標(biāo)系北坐標(biāo)；E_i表示第j個分段后的點云數(shù)據(jù)集中隧道壁返回的第i個激光點對應(yīng)的骨架線坐標(biāo)系東坐標(biāo)；H_i表示第j個分段后的點云數(shù)據(jù)集中隧道壁返回的第i個激光點對應(yīng)的骨架線坐標(biāo)系高程坐標(biāo)；RL_i表示第j個分段后的點云數(shù)據(jù)集中第i個激光點反射回來的激光反射強度；

所述點云數(shù)據(jù)管理模塊按照原始文件名結(jié)合每個分段點云ND_j所覆蓋的隧道骨架線里程M_i來管理點云文件輸入模塊處理好的各個點云文件ND_j；所述點云數(shù)據(jù)管理模塊用于提供一個用戶界面的入口；

所述點云數(shù)據(jù)投影處理模塊根據(jù)斷面輪廓線投影法將點云文件輸入模塊中獲得的多個點云分段ND_j數(shù)據(jù)集中的每個點按照其對應(yīng)的骨架線里程M_i，分別投影到該點對應(yīng)的隧道骨架線里程處的隧道二維斷面坐標(biāo)系OXY中，投影后點i的斷面坐標(biāo)系坐標(biāo)記為(M_i，Px_i，Py_i)；同時記錄點i距離對應(yīng)的M_i處斷面坐標(biāo)系原點的法線長度Pz_i，點i對應(yīng)的M_i處斷面坐標(biāo)系原點的法線與隧道設(shè)計輪廓線的交點DP_i到該斷面坐標(biāo)系原點的法線長度DPz_i和點i對應(yīng)的M_i處斷面坐標(biāo)系原點的法線和設(shè)計斷面輪廓線的交點DP_i沿設(shè)計斷面輪廓線到達(dá)DP₀點的斷面輪廓線最短長度Pp_i，根據(jù)ΔPz_i＝Pz_i-DPz_i計算實測斷面上點i沿法線方向與設(shè)計斷面輪廓線的差異值ΔPz_i，其中，DP₀點為設(shè)計斷面輪廓線與斷面坐標(biāo)系Y軸正方向的交點；點云數(shù)據(jù)投影處理模塊將最后獲得的數(shù) 據(jù)結(jié)果組成骨架線斷面坐標(biāo)系數(shù)據(jù)集P_j(M_i,Px_i,Py_i,Pz_i,ΔPz_i,Pp_i,RL_i)，更新到數(shù)據(jù)庫中存儲；

所述激光雷達(dá)影像生成模塊將點云數(shù)據(jù)投影處理模塊生成的每個點i的骨架線斷面坐標(biāo)系數(shù)據(jù)集P_j(M_i,Px_i,Py_i,Pz_i,Pp_i,RL_i)轉(zhuǎn)換成影像坐標(biāo)系坐標(biāo)數(shù)據(jù)集I_j(IR_i,IC_i,IG_i)從而獲取隧道正射影像，其中IR_i為點i對應(yīng)的像素在影像中所在行數(shù)，IC_i為點i對應(yīng)的像素在影像中所在列數(shù)，IG_i為點i對應(yīng)的像素灰度；P_j和I_j之間的換算關(guān)系為IC_i＝(M_i-M_a)/L/RS，IR_i＝Pp_i/RS，IG_i＝GS×RL_i；其中，M_a為起點里程，L為每幅影像覆蓋的隧道長度，RS表示隧道正射影像的分辨率，分辨率用像素的寬度表示，單位為米，GS為激光反射強度值與影像灰度值之間的一個固定比例常數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光雷達(dá)LIDAR點云數(shù)據(jù)獲取隧道正射影像系統(tǒng)，其特征在于：還包括激光雷達(dá)平整度模塊；所述激光雷達(dá)平整度模塊根據(jù)點云文件輸入模塊通過隧道的骨架線里程投影法分段成新的點云數(shù)據(jù)集ND_j(M_i,N_i,E_i,H_i,RL_i)計算隧道內(nèi)壁點i的平整度數(shù)值U_i，并將計算出的平整度數(shù)值U_i添加到骨架線斷面坐標(biāo)系數(shù)據(jù)集P_j中，形成新的骨架線斷面坐標(biāo)系數(shù)據(jù)集P_j(M_i,Px_i,Py_i,Pz_i,Pp_i,RL_i,U_i)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于激光雷達(dá)LIDAR點云數(shù)據(jù)獲取隧道正射影像系統(tǒng)，其特征在于：還包括影像成果報告模塊，所述影像成果報告模塊根據(jù)激光雷達(dá)平整度模塊生成的平整度數(shù)值U_i的數(shù)值結(jié)合不同的范圍區(qū)間，將不同平整度數(shù)值范圍內(nèi)的點采用不同色彩或者不同形狀表示，將點i的平整度數(shù)值U_i以半透明彩色分析圖的方式疊加到激光雷達(dá)隧道正射影像中對應(yīng)位置上；進行隧道里程分段的斷面變形量、平整度，是否有滲水或裂縫分析。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光雷達(dá)LIDAR點云數(shù)據(jù)獲取隧道正射影像系統(tǒng)，其特征在于：所述骨架線里程投影法是將點云RD中的每個點的隧道骨架坐標(biāo)系三維坐標(biāo)(N_k,E_k,H_k)投影到隧道骨架線的垂足上，對應(yīng)垂足點距離骨架線起點里程的距離為點k所對應(yīng)的隧道骨架線里程M_k。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光雷達(dá)LIDAR點云數(shù)據(jù)獲取隧道正射影像系統(tǒng)，其特征在于：所述M_k分段的里程長度范圍是根據(jù)分段后每個點云單元的數(shù)據(jù)量大小與計算機硬件的最優(yōu)分布處理能力所對應(yīng)的最大數(shù)據(jù)塊粒度大小匹配的原則來選取的。6、一種采用權(quán)利要求1所述的基于激光雷達(dá)LIDAR點云數(shù)據(jù)獲取隧道正射影像系統(tǒng)的隧道正射影像獲取方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：點云文件輸入模塊采集每個原始點云文件數(shù)據(jù)RD(N_k,E_k,H_k,RL_k)，其中(N_k,E_k,H_k)為點k在隧道骨架線控制坐標(biāo)系下坐標(biāo)，k表示點云中每個點的標(biāo)號；

步驟2：讀入骨架線三維設(shè)計數(shù)據(jù)中的各個幾何線型，分段投影到平面中的幾何線型要素分段YS_g(M_g，N_g,E_g,T_g,R_g,L_g),M_g為幾何線型要素起點的里程，N_g為在隧道骨架線控制坐標(biāo)系下的北坐標(biāo)，E_g為在隧道骨架線控制坐標(biāo)系下的東坐標(biāo)，T_g表示要素類型，R_g表示幾何線型要素曲率半徑值，L_g表示幾何線型長度；其中，要素類型為直線、緩和曲線和圓；

步驟3：點云文件輸入模塊根據(jù)骨架線里程投影法計算出原始點云RD中的每個點k投影到隧道骨架線垂足的里程M_k；

步驟4：點云文件輸入模塊根據(jù)每個點的M_k數(shù)值和投影參數(shù)設(shè)置中骨架線里程投影分段的里程長度范圍，將每個讀入的原始三維點云數(shù)據(jù)集RD(N_k,E_k,H_k,RL_k)進行分割，形成多個點云分段數(shù)據(jù)集ND_j(M_i,N_i,E_i,H_i,RL_i)，并在點云數(shù)據(jù)管理模塊中顯示拆分后的新點云數(shù)據(jù)集ND_j(M_i,N_i,E_i,H_i,RL_i)；

步驟5：點云數(shù)據(jù)投影處理模塊按照點云數(shù)據(jù)管理模塊界面中用戶選擇的待處理點云數(shù)據(jù)集序列，批量讀入點云數(shù)據(jù)集ND_j(M_i,N_i,E_i,H_i,RL_i)；

步驟6：將步驟5中讀取的每個點云ND_j中的每個點i逐個按照骨架線里程投影法投影到相應(yīng)里程對應(yīng)的隧道斷面二維坐標(biāo)系，投影后點i的斷面坐標(biāo)系記為(M_i，Px_i，Py_i)，同時記錄點i距離對應(yīng)的M_i處斷面坐標(biāo)系原點的法線長度Pz_i，點i對應(yīng)的M_i處斷面坐標(biāo)系原點的法線與隧道設(shè)計輪廓線的交點DP_i到該斷面坐標(biāo)系原點的法線長度DPz_i和點i對應(yīng)的M_i處斷面坐標(biāo)系原點的法線和設(shè)計斷面輪廓線的交點DP_i沿設(shè)計斷面輪廓線到達(dá)DP₀點的斷面輪廓線最短長度Pp_i，根據(jù)ΔPz_i＝Pz_i-DPz_i計算實測斷面上點i沿法線方向與設(shè)計斷面輪廓線的差異值ΔPz_i，其中，DP₀點為設(shè)計斷面輪廓線與斷面坐標(biāo)系Y軸正方向的交點；將最后獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果組成骨架線斷面坐標(biāo)系數(shù)據(jù)集P_j(M_i,Px_i,Py_i,Pz_i,ΔPz_i,Pp_i,RL_i)，更新到數(shù)據(jù)庫中存儲；

步驟7：點云數(shù)據(jù)投影處理模塊根據(jù)點云數(shù)據(jù)集ND_j(M_i,N_i,E_i,H_i,RL_i)中點i的三維空間坐標(biāo)(N_i,E_i,H_i)、激光反射強度RL_i和骨架線斷面坐標(biāo)系數(shù)據(jù)集P_j(M_i,Px_i,Py_i,Pz_i,Pp_i,RL_i)建立一個數(shù)據(jù)集對應(yīng)關(guān)系，以M_i作為關(guān)聯(lián)字段和檢索關(guān)鍵字段，并更新存儲到點云數(shù)據(jù)庫中；

步驟8：對激光雷達(dá)影像生成模塊進行影像分幅的隧道里程長度和影像分辨率參數(shù) 設(shè)置，按照骨架線里程M_i為關(guān)鍵字讀入需要生成影像的點云j數(shù)據(jù)集A_j(M_i,Px_i,Py_i,Pz_i,Pp_i,RL_i,N_i,E_i,H_i)；A_j是對已有的ND_j和P_j數(shù)據(jù)集進行聯(lián)合查詢后獲得的新數(shù)據(jù)集；

步驟9：激光雷達(dá)影像生成模塊采用斷面輪廓線投影法將點云數(shù)據(jù)投影處理模塊生成的個分段后的點云數(shù)據(jù)集中點i的骨架線斷面坐標(biāo)系數(shù)據(jù)集P_j(M_i,Px_i,Py_i,Pz_i,Pp_i,RL_i)轉(zhuǎn)換成影像坐標(biāo)系坐標(biāo)數(shù)據(jù)集I_j(IR_i,IC_i,IG_i)從而獲取隧道正射影像，其中IR_i為點i對應(yīng)的像素在影像中所在行數(shù)，IC_i為點i對應(yīng)的像素在影像中所在列數(shù)，IG_i為點i對應(yīng)的像素灰度；P_j和I_j之間的換算關(guān)系為IC_i＝(M_i-M_a)/L/RS，IR_i＝Pp_i/RS，IG_i＝GS×RL_i；其中，M_a為起點里程，L為每幅影像覆蓋的隧道長度，RS表示隧道正射影像的分辨率，分辨率用像素的寬度表示，單位為米，GS為激光反射強度值與影像灰度值之間的一個固定比例常數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于激光雷達(dá)LIDAR點云數(shù)據(jù)獲取隧道正射影像方法，其特征在于：以所述步驟9中獲取的隧道正射影像圖為底圖，在隧道正射影像圖上疊加半透明彩色目標(biāo)數(shù)值分析圖；或者疊加半透明不同圖例目標(biāo)數(shù)值分析圖。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于激光雷達(dá)LIDAR點云數(shù)據(jù)獲取隧道正射影像方法，其特征在于：所述目標(biāo)數(shù)值包括斷面變形量和平整度。