三维激光扫描技术在既有交通隧道快速检测中的应用

三维激光扫描技术在既有交通隧道快速检测中的应
用
引言
在交通建设领域，隧道是不可避免的基础设施之一。

交通隧道的安
全和可靠性与其设计、施工和维护密切相关。

由于隧道环境的封闭性和
特殊性，使得隧道内部的安全检查、维护和修复工作毫无疑问是一项具
有挑战性的任务。

因此，利用现代测量技术对交通隧道进行快速检测和
监测是十分必要和重要的。

三维激光扫描技术是一种高效且可靠的测量
方法，具有快速、精确、高效的特点，被广泛应用于隧道中进行快速检测。

本文主要介绍三维激光扫描技术在既有交通隧道快速检测中的应用、技术原理和实际应用案例。

一、三维激光扫描技术在隧道检测中的应用
三维激光扫描技术可以非常精确地捕捉物体的三维点云信息，绘制
出物体的三维模型，具有非接触式测量、快速测量、高精度等优点。

在
既有的交通隧道检测中，三维激光扫描技术能够快速获取到内部结构的
三维信息，包括隧道内部的地形、地貌、结构等信息。

同时，这种技术
也可以通过比对不同时间的数据，快速检测出隧道结构的变化情况。

具体来讲，三维激光扫描技术可用于以下方面：
1.测绘隧道地形
利用三维激光扫描技术，可以快速、准确地测量隧道内部的地形。

在测绘隧道地形时，可以设置扫描参数，以获得不同密度的点云数据。

同时，还可以基于点云数据生成高精度的数字地形模型，为隧道检测和
维护提供基础数据。

2.检测应力损伤
交通隧道长期使用后，由于地质条件和自然力的影响，会导致结构
应力损伤、破坏或变形。

使用三维激光扫描技术，可以快速获得隧道内
部结构的三维形态数据，与设计模型进行比对，判断隧道内部是否存在
结构应力损伤现象。

如果存在，则可以及早采取措施修复和加固，以保
障隧道的使用安全和可靠性。

3.检测水位变化
隧道内部的水位变化也是影响隧道使用安全的因素之一。

通过三维
激光扫描技术获取的三维数据可用于检测隧道内部水位的变化情况。

通
过比对不同时间的三维数据，可以快速发现隧道内部水位是否发生变化，及时地采取措施避免安全事故的发生。

二、三维激光扫描技术的技术原理
三维激光扫描技术是通过红外线激光束进行扫描，并对返回激光束
的时间进行测量，进而推算出物体每个点的三维坐标。

其具体原理如下：
1.信号的发射
三维激光扫描仪通过内置的激光发射装置发出激光束，该激光束是
红外线的，能够穿透隧道内的空气和物质，直至发射到隧道内侧墙面或
地面。

2.信号的反射
当激光束照射到隧道内侧墙面或地面时，部分激光束会被物体反射
回来，形成反射信号。

3.信号的接收
三维激光扫描仪通过内置的光电探测器接收反射信号，并记录激光
束发射和接收信号之间的时间差。

4.信号的处理
三维激光扫描仪会将测得的时间差和激光束发射时的系统时间存储
在内部存储器中。

5.信号的计算
根据返回信号的接收时间差和激光束在空间中传播的速度（通常为光速），可以计算出激光束的发射点和返回点之间的距离，进而推算出物体上每一点的空间坐标，从而形成三维点云数据。

通过以上原理，三维激光扫描仪可以快速地捕捉到隧道内部的三维信息，并形成高精度的三维模型。

三、三维激光扫描技术的实际应用
三维激光扫描技术已经在国内外的交通隧道检测中得到了广泛的应用。

例如：
1.意大利米兰地铁隧道检测
在意大利，米兰地铁隧道使用了三维激光扫描技术进行检测，在扫描过程中，数据的采集时间仅需几分钟。

通过三维点云数据获取了隧道内部的结构信息，从而判断了隧道的水平和垂直偏移量。

2、京九高速检测
在国内，京九高速公路的路段在使用过程中出现了结构变形，为解决该问题，采用了三维激光扫描技术进行检测。

通过三维点云数据计算出了变形量和变形范围，为修复该路段提供了基础数据。

结论
隧道结构的保养和检测是交通运输行业的重要领域之一。

三维激光扫描技术具有高效、精准、快捷等优点，能够快速获取到隧道内部的三维结构数据，可以在隧道的检测和维护中提供有力的支持。

三维激光扫描技术在隧道检测中的应用是一种新时代的技术解决方案，必将为隧道检测和工程维护等领域的工作带来便利和突破。