随着我国交通事业的迅速发展,各类交通基础施设建设日新月异,公路、铁路等重大工程向西部地区延伸,由于西部地区地势原因,隧道工程的数量呈持续上升状态。在隧道工程施工过程中,隧道变形监测是确保隧道施工质量的重要手段。而随着三维激光扫描技术近几年的迅速发展,以及其所具有的测量速度快,精度高,可三维表达被测物体,抗干扰强等特点,被广泛应用于实际工程中,包括桥梁工程、隧道工程、边坡工程等。国内有学者将三维激光扫描仪运用于隧道工程中,并基于隧道点云数据进行了一系列处理,取得了一些成果,但是没有形成可以推广应用的成型产品。因此,设计并开发可以应用于大多数隧道的隧道点云数据处理软件,提高隧道点云数据处理效率,为隧道工程的监测等提供新的有效途径。本文主要以三维激光扫描仪获取的点云数据为基础,以AutoCAD为平台,Excel为数据容器,运用VBA语言进行软件二次开发,研究点云隧道中轴线提取、点云数据坐标转换、隧道连续断面提取、隧道断面拟合、隧道超欠挖判别、监测点位坐标提取、监测报表生成等关键技术,形成一套具有隧道点云数据处理所需功能的系统,并在实际工程中检验系统的适用性和可靠度。本文主要完成以下几方面的工作:(1)坐标转换模块该部分主要是根据隧道点云数据通过改进微分法拟合隧道点云数据投影在指定平面的边界并拟合隧道中轴线,获得中轴线与相应坐标轴的夹角进行坐标转换,使隧道里程与Y轴大致平行,并且计算断面各点与断面中心点的方位角,对断面点云数据按方位角大小进行排序,为连续断面提取和断面曲线拟合奠定基础。(2)断面数据储存模块该部分通过VBA建立CAD与Excel之间的联系,利用经过坐标转换的点云数据,按Y坐标轴方向,以5m为间隔进行连续断面提取工作,并将各断面数据保存在Excel数据库中,在CAD中可提取所有断面或者指定断面。(3)隧道断面分析模块该部分提取保存在Excel数据库中的断面数据,选择断面点进行断面曲线拟合,并获得拟合曲线所围闭合图形的面积,加载设计断面,经过坐标平移判断隧道超欠挖情况并且标注特征点超欠挖值以及最大最小超欠挖面积。(4)监测报表生成模块该部分基于VBA对CAD及Excel进行二次开发,实现在CAD中自动提取断面特征点坐标信息并进行保存;在Excel中实现各期数据汇总,并指定观测日期与前一期监测数据对比生成监测报表。软件经过中兰客运专线兰州新区联络线后沟梁隧道检验,数据处理精度达到变形监测规范要求,系统稳定性良好,对计算机硬件要求低,运行速度快,提高了隧道点云数据处理的效率,对于隧道监测有着十分重要的应用价值。