1.一种基于激光扫描技术的地铁站施工质量评价方法,其特征在于,包括以下步骤;步骤S1:点云数据与设计BIM模型的粗略对齐,通过利用地铁站BIM模型轴网和点云中提取的虚拟轴网进行粗略对齐,通过导出BIM模型坐标轴网,提取出标定内墙的四条轴线,计算轴网中心和象限角;对点云模型进行切片处理,提取线特征并规则化,得到虚拟轴网;通过中心齐次坐标变换,改变原始点云的位置和方向,转换到BIM模型所在的坐标系下,实现点云模型和BIM模型的坐标粗略对齐;步骤S2:点云模型与设计BIM模型的精确对齐,通过采用PL‑ICP算法即点到线的ICP算法进行精确对齐,具体的,PL‑ICP算法通过分段线性的方法对实际曲面进行近似,用源点云中点到目标BIM模型中内墙线的距离参与目标函数的计算,精确对齐完成后,利用刚体变换矩阵将原始点云进行坐标转换,使得实测点云和BIM模型在同一个坐标系统中;步骤S3:点云数据降采样和地铁站结构信息提取,通过将稠密点云体素化,搜索每一个体素网格,若体素网格内存在点,则使用体素网格的中心坐标代替整个体素网格内的点集,如此实现点云数据的降采样;对降采样后的点云数据进行语义分割,提取得到楼板、立面和结构柱信息;步骤S4:施工质量评价,对提取出的建筑信息自动进行表面距离误差计算,剔除遮挡区域的偏差值,生成偏差分布色谱图,以不同的颜色表示偏差的大小,每个结构表面的距离偏差形成尖峰分布,计算不同结构表面的距离偏差平均值和标准差。对结构柱的角点进行欧氏距离偏差计算,对结构柱边线计算角度偏差,比较每个结构柱距离和角度偏差的大小,对偏差进行统计分析,完成建筑表面和结构柱的施工质量评价。2.根据权利要求1所述的一种基于激光扫描技术的地铁站施工质量评价方法,其特征在于,所述步骤S2中点云模型与设计BIM模型的精确对齐的具体步骤为:S21:提取BIM模型的内墙表面,根据实体墙的内表面获取内墙轮廓线;S22:提取点云切片,基于点到线距离的ICP算法实现实测点云与BIM模型的精对齐;对于点云数据中的点Pi,已知Tk为位姿变换矩阵,对点Pi进行坐标变换,得到点
集TkPi,TkPi=RkPi+tk。3.根据权利要求2所述的一种基于激光扫描技术的地铁站施工质量评价方法,其特征在于,所述步骤S22中对点Pi进行坐标变换的具体步骤为:S221:对每个点Pi,通过近邻搜索得到它们各自到BIM模型对应平面切片轮廓线中的近邻点Qi和法向量S222:计算变换点TkPi与其对应近邻点Qi之间的欧式距离,根据距离阈值剔除误差过大
的点,得到目标函数S223:最小化目标函数导出变换矩阵Tk,利用Tk对原始点云进行坐标
变换。
4.根据权利要求1所述的一种基于激光扫描技术的地铁站施工质量评价方法,其特征在于,所述步骤S3中点云数据降采样和地铁站结构信息提取的具体实现步骤为:S31:将精确配准后的三维点云模型进行体素化并进行降采样,每一个小网格称为体素,计算每一个体素的中心坐标Vi;遍历每一个体素网格,若存在离散点,则用该体素的中心坐标Vi代替体素内的点集,直到所有体素网格都被搜索;导出降采样后的点云模型P’;S32:对降采样后的点云数据P’进行语义分割,提取地铁站建筑结构信息。5.根据权利要求4所述的一种基于激光扫描技术的地铁站施工质量评价方法,其特征在于,所述步骤S32中对降采样后的点云数据P’进行语义分割的具体步骤为:S321:使用区域生长算法分割出不同的结构表面,包括楼板(顶底板)、立面(墙面)、结构柱等点云类别;S322:根据设定的高程和切片厚度分割出包含所有结构柱点云切片并导出。6.根据权利要求1所述的一种基于激光扫描技术的地铁站施工质量评价方法,其特征在于,所述步骤S4施工质量评价的具体实现步骤为:S41:利用精确对齐的点云和设计BIM模型进行表面距离偏差计算;具体的,通过计算降采样后的精确点云模型与BIM模型之间的表面距离偏差:式中,pi为点云采样点,p为BIM模型表面的点,为点云到BIM模型表面的距离;将施工过程中遮挡区域的偏差值设定为无限大,并视为异常值剔除;在点云模型中将表面距离偏差可视化,以红色表示正偏差部分,以蓝色表示负偏差部分,偏差的程度以颜色的深度体现,距离偏差分布图的正负阈值即为各个表面的最大偏差值;以直方图的形式表现偏差结果,得到的距离偏差分布通常表现为尖峰分布;使用高斯分布拟合距离偏差,计算距离偏差的平均值和标准差;若施工质量良好,则表面距离偏差呈现出窄带宽的尖峰分布,尖峰两侧基本对称;若距离偏差的峰值偏离中心,则该表面的施工偏差分布不均匀,如果带宽较宽,则施工过程中偏差较大;S42:结构柱精度评价;具体的,通过采用公式(3)计算结构柱角点的距离偏差,计算结构柱角点之间的欧式距离偏差,比较结构柱平面角点与设计BIM模型中结构柱轮廓的角点位置偏差;从点云中提取结构柱轮廓线,计算结构柱轮廓线与设计模型中轮廓线之间的角度偏差,采用角度计算公式(4)计算;SCDM=dis(Pm‑Pa) (3);
根据地铁站施工质量的要求,判断结构柱角点距离偏差是否超过施工要求,判断结构柱角度偏差是否超限。