三维激光扫描技术在地铁隧道断面测量中的应用何鹏程

三维激光扫描技术在地铁隧道断面测量中的应用何鹏程
发布时间：2021-10-25T08:15:32.362Z 来源：《现代电信科技》2021年第11期作者：何鹏程[导读] 由于地铁是地下交通工具，因此其建设的重点几乎都在地下进行，而这就不免要开采地铁隧道并对隧道进行测量施工。

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摘要：随着社会经济水平的不断提升，城市内的交通体系组成也在不断的丰富和完善，目前地铁已经被应用在国内的全部省会城市和一些非省会城市，为给城市的日常交通提供了极大的便利。

那么与此同时，地铁的建设也逐渐成为热门话题，地铁的建设过程比较的复杂，涉及到的技术也比较的繁多。

那么本文主要分析了三维激光扫描技术在隧道断面变形测量中的应用。

关键词：三维激光扫描技术；地铁隧道；断面测量
由于地铁是地下交通工具，因此其建设的重点几乎都在地下进行，而这就不免要开采地铁隧道并对隧道进行测量施工。

一般来说，对于固定地点的地铁隧道，有指定的建设指标要求，如高度、长度、弧度等，而在建设过程中，为了提高这些数据的准确性，一般要应用到一些比较高水平的技术，其中三维激光扫描技术就是比较常见的。

对于测绘人员来说，为了不断提高工作的效率和有效性，通常会采用这种技术进行数据分析，并且从以往的研究来看，通过三维激光扫描技术可以有效提高地铁隧道建设的质量。

那么这种技术在隧道断面测量中具体如何应用，还需要相关技术人员的不断探究分析。

1 三维激光扫描技术概述
1.1 简述
在科学技术越来越发达的时代，成功将测绘行业引领进新的发展局势的就是三维激光扫描技术。

三维技术突破了平面扫描的局限性，通过高分辨率、高效率、高速度的扫描可以将物体的整体信息投影出来，甚至可以以1：1的比例建立彩色的且真实性较高的模型，这一技术的出现是对传统空间技术发展突破。

将测量的范围从点上升到面，是三维激光扫描技术的主要特点，而现实中应用这种技术的承载体主要是三维激光扫描仪。

其一般是由计算机系统，电源以及特定的扫描仪组成，该仪器的应用范围比较的广泛，不仅是在城市建设方面，在地形勘测、大型机械制造、公路系统的建设以及其他的行业如矿业方面都有应用，实属是测绘行业的福音。

1.2 在地铁隧道上的应用
上文中简单的分析了三维激光扫描技术的原理，也提到了该技术的用途，那么针对本篇的分析对象地铁隧道来说，也有很大的用途。

地铁隧道由于其地理位置特殊，施工环境复杂，往往对测绘工作带来了一定的干扰，通过传统的测量方法根本达不到精准施工，数据严谨的效果，而应用三维激光扫描仪，可以实时的将待测量地点的隧道环境复制到仪器中，通过点云的调整进行建模，可以分析出目标之间的距离值，确定偏差范围，而这个过程有效的实现隧道全断面的变形测量。

2 三维激光扫描仪在隧道中工作的流程
2.1 点云数据采集
要采集数据，首先要对扫描仪进行参数设定，包括对分辨率数据的测定和扫描时间的定制，最大程度的确保测量数据的准确性是我们最终的目标。

2.2 获取外部数据
在进行正式的数据测量之前，需要对隧道内测量部位的数据进行采集确定基础样本，在进行准确的分析以后，再确定最合适的测量位置和测定点。

那么在这个过程中需要专业人员有较高的职业素养和专业能力，规范操作仪器设备。

在数据采集过程中，需要根据实际情况的特点实时的改变标靶以及测量对象的位置，选择最合适的参数以为后续的工作做铺垫。

2.3 标靶数据测定
在对标靶数据进行测定之前要对隧道周围的环境进行布局。

实时的调整设计的范围，然后按照激光扫描仪的应用规范结合夹角范围进行数据分析确定空间内的要素位置。

另外，在进行测定时，要考虑到可能对数据产生影响的环境因素如温度，湿度，地形等。

并且要及时的对障碍物进行位置调整，使得扫描仪的扫描工作是持续进行的不会出现中断，从而才能得到连贯性的数据。

另外，对数据进行测定时要注意分析误差，考虑到仪器的误差和测量环境的影响。

给出一个适当的范围，尽可能的使得测量数据更加的准确。

2.4 采样
对隧道切面进行测量，并不是在特定的位置进行唯一取值，而这个时候就要确定采用的密集度和间隔的位置，这才是保障测量数据准确性更高的主要途径。

2.5 数据处理
最后的数据处理对于测量的结果有非常重要的影响，那么在之前的步骤中，通过各种工作来保证数据的准确性之后，在最后的处理中就需要通过一定的统计方法或者信息技术平台来分析结果。

根据扫描的结果，通过建模的操作进行特定的数据分析，去除在扫描过程中融入的一些障碍物或杂音，噪音等因素。

做好数据的整体划分，按照之前的样本采集库调整点云的数据拼接，最后在标准控制点的参照下确定坐标，获取单位。

3 分析评定
3.1 成果评定
要对隧道调线调坡主要是将中心位置的横距和低点的实测值进行对比分析判断是否有变形，因此注意这些位置数据测量的准确度是非常重要的。

那么要对测量的数据进行评定就要通过采用一定的方法来进行，一般是将全站仪放在样线路中心点，并对隧道侧壁上所进行的标记点测量的结果作为参照值以检核。

而底高检测的数据是否合格，还需要一定的标准作为检测依据，如果以20mm作为限差，那么无差值在20mm以内的都是合格可靠的。

一般检测的内容包括左右横距、底高差。

3.2 应用模式分析
取样法、模型构建法、统计法和数据分析法都是要用到的。

一般是在特点地区，根据检测要求先对测量对象进行分析，选择合适的样本，然后选择技术高超，经验丰富的操作人员通过对三维激光扫描仪的应用建立模型，通过测量分析，对最终隧道是否变形，变形误差是否在可接受范围内进行结论总结。

这其中对于数学函数图像的运算较多，对于几何图形的空间变化规律也有一定的涉及。

另外，在多空间隧道数据分析过程中发现，用混凝土板进行阻隔来调整数据信息，依靠单个模式点进行总布局测量，依据测点和靶点的位置确定预留条件的方式可以对整个隧道的布局位点产生影响。

在这过程中对仪器的应用可以不断的完善数据体系，实现测量方法更完整，测量结果更准确的目标。

4 结束语
上文分析了三维激光扫描技术的要点和原理，并且对相应的设备进行了应用分析，该技术设备应用广泛，在地铁隧道开发中也发挥了很大作用，那么对于相关测绘员来说，掌握更多的技巧是必然趋势。

参考文献：
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