三维激光扫描在隧道检测中的应用_地铁施工与运营安全交流会
三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用
0 引言隧道变形监测作为地铁隧道安全工作中的重要环节，对于监测数据的及时、高效和准确有了越来越高的要求。
三维激光扫描技术是一种以激光测距方式快速获取大量测点三维坐标的测量技术，能够克服传统测量技术的局限性，获取更加全面的隧道变形信息[1]，并可在隧道照明条件下正常工作。
该技术数据采集效率高，完成每个测站的数据采集仅用时约5 min，较好地满足了运营地铁隧道一般只能在夜间较短时间内作业的要求。
多站点云数据拼接方法作为点云数据预处理步骤之一，对后续点云数据的分析和解释起到重要作用。
该方法主要分为手动匹配和软件匹配2种：手动匹配基于特征点混合拼接法，而自动匹配基于贴附标靶。
目前，应用较广泛的是Iterative Close Point（ICP）算法，是基于点信息的点云拼接算法之一，该算法由Besl等[2]和Chen [3]提出，通过最小二乘算法的最优匹配方法，对点云数据进行多次重复配准，确定数据中对应关系点集并计算最优刚体转换和平移参数，迭代计算直至满足某个设定的误差收敛，经国内外许多学者的研究和改进，已成为3D点云匹配中的最经典的算法之一。
在已有理论基础上，通过对深圳市轨道交通2号线某隧道自动化监测红色报警区域进行三维激光扫描，得到该区域的6站点云数据，经ICP算法配准，得到6个测站的整体拼接数据，根据拼接后的数据计算各环片椭圆度变形值，与自动化监测数据对比，达到复核及补充监测的效果。
1 项目概况以深圳市轨道交通2号线长约130 m的隧道监测区域为研究对象，该区域位于市中心繁忙主干道下方，地上高层建筑物林立，易发生隧道变形。
经隧道收敛监测发现，部分区间的道床沉降、水平位移、横向收敛变化量均较大；隧道现状调查发现，区间段部分隧道管片环纵第一作者：孙泽会（1991—），男，工程师。
E-mail ：***************三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用孙泽会1，曾奇1，刘德厚2，陈鸿1，余海忠1（1. 深圳市市政设计研究院有限公司，广东 深圳 518029；2. Woodside Priory School，Portola Valley CA USA 94028）摘 要：随着测量技术的快速发展，三维激光扫描技术在地铁隧道收敛变形监测中的应用日益广泛。
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。
三维激光扫描技术在地铁隧道形变检测中的应用
三维激光扫描技术在地铁隧道形变检测中的应用摘要：地铁建设或运营过程中，地面、周边建筑物负载及土体扰动、隧道周边工程施工等因素会对隧道产生综合影响从而造成隧道结构变形。
地铁隧道正上方堆放大量渣土导致还未运营的线路结构产生严重形变，全站仪测量方式很难准确测绘出形变大小。
合理应用三维激光扫描技术，应对可以对隧道受损区域的检测和修复工作。
关键词：三维激光扫描技术；地铁隧道工程；形变检测1 引言三维激光扫描技术的优势在于以激光为介质，可以实现无接触测量，通过计算激光的反射时间确定距离，并且通过多点测量可以获取多个点位数据信息，进而构建三维模型，这对于地铁隧道形变检测工程施工活动的开展具有重要的参考价值，可以有效确保施工活动顺利进行。
2三维激光扫描技术三维激光扫描技术具有非接触性、快速性、高密度、实时性强等特点，在体积计算中具有显著优势。
三维激光扫描技术又叫实景复制技术，它可以通过极高速的激光扫描快速获取大量高精度的空间三维坐标，然后快速利用这些点云数据实现物体模型的建立。
三维激光扫描技术具有寻常测量技术难以企及的优势，如高精度、全自动、非接触性、高密度、数字化、实时动态等特点。
因此，它又被称为继全球定位系统技术后测绘领域的又一次技术革命。
三维激光扫描技术的优势主要表现在以下几方面：①测量作业效率高，测量速度在0.5m/s以上，在大型工程以及工期任务较紧的项目中采用三维激光扫描技术可以取得良好效果；②测量点的密度大，每个断面采样点超过500个，获取的数据信息更加全面，适用于测量环境较为复杂或者作业面较大的工程项目；③可以自主设置断面测量的间隔，适用性更强；④获取的测量成果多且全面，可以得到任意间隔多断面图，隧道表面可以量测激光影像；⑤测量成果的用途较广，在线路侵界、管片错台、裂缝、管环收敛以及隧道渗水等方面都具有参考价值；⑥不需要接触测量目标，可以实现无损检测，对测量目标不会产生负面影响，尤其是在一些具有危险性的作业环境中，可以最大限度降低作业人员的风险；⑦仪器架设的自由度比较高，相较于全站仪等传统设备来说，不需要进行对中操作，这意味着也就不会产生对中误差，并且架设地点可以灵活选择，环境影响因素较小。
三维激光扫描技术在传统地铁隧道变形监测中的应用
三维激光扫描技术在传统地铁隧道变形监测中的应用随着城市的发展，地铁隧道这一方便城市交通的工程得到了越来越多的注意，同时作为一种地下工程，地铁隧道的安全性也是使用过程中必须注意的，因此必须有相应的监测方法对地铁隧道展开变形监测。
地铁隧道变形监测对保障地铁设施的安全至关重要，而传统的监测方法在应用中起到的作用非常有限，只能够对间隔了一定距离的一部分断面的数据进行分析。
而三维激光扫描技术就是近年来得到广泛使用的监测技术的一种。
这种监测技术的通途广泛，已经大范围的应用于城市的地面模型建立和三维数据模型建立，应用于地铁隧道中时，可以有效的对地铁隧道的变形程度进行监测。
1 地铁隧道变形概念和三维激光扫描技术地铁隧道变形是指在地铁的运营过程中，地铁的隧道受到外力影响如周边的工程施工或者地铁隧道内部的工程施工以及地铁列车的运行造成的振动进而造成的隧道变形。
而三维激光扫描技术则是在1995年左右出现的一种技术，这种技术是GPS后又一项新型的测绘技术，这种测绘技术通过高速的激光对扫描对象的数据进行快速的收集、统计、分析，因为激光的效率高，计算的速度快，因此可以快速的采集大量的空间点位信息，可以快速的建立物体的三维影像模型。
因为其快速、不接触、实时动态监测和高精度的特点，在各个工程中均有着一定的应用。
而三维激光扫描技术通常由扫描仪、支架、电源、计算机以及一些配件组成。
而三维激光扫描仪就是其中最为重要的一部分，是一切的前提和基础，三维激光扫描仪由激光发射器和激光接收器、计时器、可以旋转的滤光镜、控制电路板、和微电脑等组成，因为高效的测量技术，因此其重要性往往可与GPS这门空间定位技术相提并论，不同于传统的单点测量，三维激光扫描技术具有数据收集快数据精度高和数据处理快的优点，通过对地铁隧道管壁的三维点云数据扫描，最终得到一个具有高度分辨率的地铁隧道模型。
2 三维激光扫描技术在传统地铁隧道变形监测中的应用2.1 对数据的收集通过对导线和水准测量方案的设计，然后使用激光扫描仪对需要测量的地铁隧道进行扫描，主要扫描站间距和扫描点密度并且保证扫描的重叠度合格。
三维激光扫描技术在运营期地铁隧道变形监测中的应用
2. 数据预处理 外 业 数 据 采 集 完 后， 即 时 将 数 据 导 入 scen 或 者 realvorks 中进行拼接处理。拼接时按照布置好的标志球 进行拼接，保证每个球的识别精度小于 1mm，并确保每 站不少于 6 个标志球（精度在 1mm 范围内，前后各 3 个 标志球），如超限此站重新进行测量，扫描数据软件自动 拼接，人工检查标志球的识别和拼接精度，对精度大于 1mm 的标志球重新手动选择和识别 ；数据拼接完后，软 件会行成一个关于球和整体的拼接精度。 将已经拼接合格的数据进行轴线的生成和半径的拟 合，由于施工的工艺及隧道变形，拟合出来的半径只能无 限接近设计值，对差异比较大的数据进行两次分析，在确 认扫描数据正确的情况下，根据已生成的轴线以及设计的 理论半径生成标准圆柱。实际扫描数据与标准圆柱体存在 一定的差异，软件通过不同的颜色（可设定）将差异量形 象的表示出来。 按照收集到的隧道中心线三维坐标及半径，剔除了异 常数据（如螺孔、排风管、消防水管、电线电缆，通讯照明等） 后按照 10 点 / 平方厘米的原则对点云数据进行了抽稀。 3. 三维模型建立 将已经拼接合格的数据导入到 XOR 软件中，进行轴 线的生成和半径的拟合，由于施工的工艺及隧道变形，扫
地铁工程测量中三维激光扫描技术的应用
地铁工程测量中三维激光扫描技术的应用摘要：随着城镇化进程的加快，促进交通建设项目的增多。
城市轨道交通系统成为城市基础设施的重要组成部分。
而在轨道交通系统中，地铁无疑占据头部位置。
这是因为：当运行轨道建设在地下之后，在绝大多数情况下（除了强降雨引起的地铁站倒灌等极端情况），地铁列车的运行不会受到地面因素的影响，短短数分钟内，便会有一趟列车停靠在每一个地铁站，在缓解城市交通压力方面具有不可替代的作用。
为了保证地铁安全，地铁工程的整体质量是重中之重。
总体来看，地铁工程一般修建在建筑物、构筑物较为稠密地区的地下，不仅对精度要求较高，还容易受到施工路线长、施工单位多等因素的影响。
本文主要围绕三维激光扫描技术在地铁工程测量中的应用展开分析。
关键词：地铁工程测量；三维激光扫描技术；应用引言三维激光扫描技术的优势在于以激光为介质，可以实现无接触测量，通过计算激光的反射时间确定距离，并且通过多点测量可以获取多个点位数据信息，进而构建三维模型，这对于地铁工程施工活动的开展具有重要的参考价值，可以有效确保施工活动顺利进行。
1三维激光扫描技术的原理适用于隧道断面测量的地面三维激光扫描仪主要包括高精度激光测距仪和能够匀速扫描目标物的反射棱镜组成的激光扫描系统、计时系统、控制电路板、CCD相机等部件组成。
本文主要采用定点静态非接触式多站扫描方式，通过多站扫描获取整段隧道的点云数据，然后进行拼接去噪、断面提取等处理，再通过数据分析，最终获取隧道断面状态。
静态非接触式扫描主要有两种测量方式。
一种方式是将扫描仪安置在选定的控制点上，将标靶安置在后视控制点上来进行定向处理，在对中整平后开始进行扫描。
另一种方式是将标靶安置在选定的控制点上，使连续两站有同一标靶作为同名点，扫描仪可根据现场情况任意安置，在完成扫描后将控制点坐标输入标靶的拟合中心上，采用后方交会进行测站点坐标的计算。
前者优点主要是获取数据无需再进行配准拼接，但其会导致测站增多，增大外业工作量；后者则是能够有效的节省外业工作时间。
三维激光扫描技术在隧道监控量测中的应用
三维激光扫描技术在隧道监控量测中的应用摘要：本文主要介绍了三维激光扫描技术在隧道监控量测中的应用，包括其原理、技术特点以及在隧道监控中的应用。
通过对比传统的监测方法，阐述了三维激光扫描技术的优势。
最后，分析了三维激光扫描技术在隧道建设中的局限性，并对其未来的发展趋势进行了展望。
关键词：三维激光扫描技术；隧道监控；量测；应用。
一、引言随着城市化进程的不断推进，隧道建设逐渐成为城市交通建设的重要组成部分。
隧道建设涉及到多个领域，其中隧道监测量测是保证隧道运营安全、保养维护的关键之一。
传统的监测技术不仅测量精度低，而且数据处理速度较慢，不利于实时监测与预警。
相比之下，三维激光扫描技术作为一种新兴的监测技术，其高效、高精度的特点正逐渐受到关注。
二、三维激光扫描技术原理及特点三维激光扫描技术是一种快速、无损的曲面采集和几何数据获取技术。
其主要原理是利用光纤激光雷达扫描物体表面，然后对激光散射返回的光线进行处理，得到物体各个点的三维坐标信息，从而重构出物体表面的三维模型。
三维激光扫描技术具有如下特点：1.非接触式测量：传统的监测技术需要接触物体表面进行测量，而三维激光扫描技术可以在不接触物体表面的情况下完成对物体的测量。
2.全面测量：三维激光扫描技术可以快速地对物体表面进行全面扫描，避免了传统测量方法中遗漏或漏测的情况。
3.高精度测量：由于三维激光扫描技术可以快速地得到物体的三维坐标信息，因此可以获得极高的测量精度。
4.快速处理：三维激光扫描技术所得到的数据可以快速地进行处理和分析，能够实现实时监测。
三、三维激光扫描技术在隧道监控量测中的应用在隧道监控量测方面，三维激光扫描技术具有以下应用价值：1.隧道断面的测量：隧道的断面尺寸是隧道工程设计和运营安全的重要参数之一，三维激光扫描技术可以快速地测量隧道断面的尺寸、形状以及相应距离等参数，确保隧道的设计符合规范，同时监测隧道运营期间断面变化等情况。
2.隧道内部结构的变化监测：由于地层和地质条件的多样性，隧道在运营过程中可能面临各种变化，如地震、地下水位变化等，三维激光扫描技术可以快速地监测隧道内部结构的变化。
移动三维激光扫描技术在地铁隧道检测中的应用
移动三维激光扫描技术在地铁隧道检测中的应用简要：移动三维激光扫描技术是一种新型的检测技术，使用这种技术可以检测地铁隧道整体的情况变化，这是其他检测手段所不具有的。
本文重点分析移动三维激光扫描技术在地铁隧道检测中的应用。
关键词：移动三维激光扫描技术；地铁隧道；检测一移动三维激光扫描技术概述移动三维激光扫描技术和三坐标测量技术不同，它所采用的是光学原理和计算机图像处理技术，其优点在于整个测量过程都是在无接触的情况下进行的，不仅节省了人力成本，也能避免对文物或者其他贵重物品等产生破坏，还能将测量范围扩展到人员无法到达的环境中。
三维激光扫描技术是通过光源孔发射出一束激光以扫描被测对象，记录激光反射点的坐标（激光出射角度和距离），生成点云，通过拼接技术手段快速获取被测对象的三维模型数据。
三星堆挖掘过程中，考古队就应用了激光三维扫描技术对文物进行了三维扫描。
此外，三维激光扫描仪可以快速旋转，以非常高的速率向各个不同方向发射激光并测距，所以可以在短时间内，获得整个三维点云。
目前三维激光扫描技术可适用于珍贵文物、壁画、考古遗址等，但是也有一些问题，比如精度易受周边环境影响；针对景深较大的器物不易采集，局部细节特征还原度不高；纹理色彩还原及分辨率不高等，还需要完善。
二移动三维激光扫描技术的优势精度高。
如果单纯的说最高精度的话，可以达到微米级别。
脱离扫描条件谈精度都是耍流氓。
换句话说，一切精度都是有前提的。
3D扫描技术分接触式扫描和非接触式扫描。
只不过目前谈到3D扫描，大家默认非接触式扫描。
接触式3D扫描的精度很容易达到微米级，但局限性特定的空间和环境，点密度很难达到太高，扫描范围也比较小。
这里说的点密度就决定了细节程度。
非接触式3D扫描比较常见的都是光学扫描（包括图像建模）。
以50mm-500mm扫描范围为例，常见的主流激光扫描精度在0.02-0.05mm;白光/蓝光/绿光扫描仪精度在0.01-0.03mm。
在小于50mm范围内个别厂家的标称精度可以达到微米级，但仅限于单幅扫描，无拼接的情况下。
三维激光扫描在隧道检测中的应用-地铁施工及运营安全交流会
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安伯格APM定位法——Profiler5003（右上） FARO扫描仪+APM定位基座 安伯格APM定位法——FARO Focus3D（右下） 快速进行高精度激光点云的绝对坐标快速定位 距离测站10米处的点位重复精度优于２mm
TunnelScan系统硬件配置
14
TunnelScan系统的硬件配置： Amberg Profiler5003+徕卡圆棱镜 Faro Focus 3D扫描仪+ APM定位基座 野外平板电脑可在现场生成断面分析报告 每次测量内业数据处理时间小于１５分钟
2
Amberg集团公司的业绩
瑞士圣哥达隧道全长57km，目前世界最长隧道
最大埋深超过2000米，目前世界最大埋深隧道 目前隧道已经全部贯通，全部工程2015年完工
Amberg集团公司介绍
V-S-H- Hagerbach地下试验场：Hagerbach隧道全长近6km，是欧洲最 大的地下试验场，是许多地下施工方法与建筑材料和设备的国际实验室
自动生成各种分析报告: 超欠挖断面分析和方量报告 断面分析 断面收敛 侵界检测 隧道中心轴线 砌衬厚度、方量 激光雷达合成影像图 影像分析 渗水影像报告 裂缝影像报告 地质素描图 平整度分析报告 平整度 更加精确的方量报告 图形效果非常友好的报表
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TunnelScan – 激光雷达影像应用案例
对隧道检测数据中的激光点云数据进行裂缝识别与定位 根据裂缝的宽度与长度特征自动提取与定位 自动计算裂缝长度、宽度、里程号等
识别出裂缝位置、里程
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北京地铁6号线竣工验收扫描检测试验
TunnelScan – 激光雷达影像应用案例
三维激光扫描在隧道检测中的应用_地铁施工与运营安全交流会
Amberg集团公司的业绩
瑞士圣哥达隧道全长57km，目前世界最长隧道 最大埋深超过2000米，目前世界最大埋深隧道 目前隧道已经全部贯通，全部工程2015年完工
Amberg集团公司介绍
V-S-H- Hagerbach地下试验场：Hagerbach隧道全长近6km，是欧洲最 大的地下试验场，是许多地下施工方法与建筑材料和设备的国际实验室
•杭州地铁1号线杭州东站强险段管片横向变形 •最大处的横向变形达到10cm（4环） •TunnelScan的快速、自动化解决方案发挥优势，外业4小时检测500米，内业2天出报告 •隧道扫描全面高密度检测的优势充分发挥，找到最大变形和精确定位变形区域
里程 23248.398 23252.002 23256.801 23260.398 23263.201 23265.602 23269.994 23273.598 23277.203 23280.807 23284.400 23287.998 23291.601 23295.199 23298.801 23302.395 23306.199 23309.801 23313.400 23317.000 23321.801 23325.400 23329.000 23333.803 23337.398 23341.002 23344.600 23349.400 23353.002 23356.606 23360.199 23364.197 23367.801 23371.398 23375.000 23379.801 23383.398 23386.998 23390.598 23397.799 23404.996 23409.805 23413.398 23416.994
▪ 施工和运营隧道精确和全面数字化，包括精细化断面和激光影像数据 ▪ 快速对隧道激光雷达检测数据进行自动化大批量处理 ▪ 隧道断面收敛、中心轴线、三维真实模型、侵界、裂缝、渗水等检测
维激光扫描在隧道检测中的应用-地铁施工及运营安全交流会
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结构检测与监测业务部
Amberg TMS Tunnelscan隧道检测系统
北京数联空间科技股份有限公司
TunnelScan隧道扫描测量系统
隧道全面检测最新技术
TunnelScan——隧道三维测量检测全面解决方案
自动生成各种分析报告:
▪ 超欠挖断面分析和方量报告 断面分析
▪ 断面收敛
▪ 侵界检测
▪ 隧道中心轴线
▪ 砌衬厚度、方量 ▪ 激光雷达合成影像图
影像分析
▪ 渗水影像报告
▪ 裂缝影像报告
▪ 地质素描图 ▪ 平整度分析报告 平整度
更加精确的方量报告
图形效果非常友好的报表 16
TunnelScan – 断面分析报告 自动进行各种断面分析报告
▪ 安伯格APM定位法——Profiler5003（右上） ▪ 安伯格APM定位法——FARO Focus3D（右下） FARO扫描仪+APM定位基座 ▪ 快速进行高精度激光点云的绝对坐标快速定位 ▪ 距离测站10米处的点位重复精度优于２mm
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TunnelScan系统硬件配置
TunnelScan系统的硬件配置： ▪ Amberg Profiler5003+徕卡圆棱镜 ▪ Faro Focus 3D扫描仪+ APM定位基座 ▪ 野外平板电脑可在现场生成断面分析报告 14 ▪ 每次测量内业数据处理时间小于１５分钟
▪ 超欠挖分析和控制 ▪ 砌衬厚度 ▪ 材料用量和工程量 ▪ 断面收敛变形 ▪ 规则断面几何中心 ▪ 线路侵界分析 ▪ 裂缝、渗水位置断面图显示
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隧道三维扫描数据的内业处理流程及用时
三维激光扫描仪在隧道施工中的应用技术
三维激光扫描仪在隧道施工中的应用技术摘要：随着国家高速铁路的持续发展，对于工程施工质量的要求也在逐年提高，特别是在隧道衬砌方面的要求也在逐年完善。
隧道衬砌作为整个单位工程的控制要点，验收程序与标准更是要经过多方检测与敲击共同确认，而在衬砌施工过程中出现的脱空、欠厚等问题处理难度大、费用高，占缺陷处理总费用的50%以上。
三维激光扫描技术在隧道衬砌施工过程中的运用，能更好的解决以上这些问题。
三维激光扫描技术具有快速性、主动性、高精度、自动化等特性，通过高速激光扫描测量的方法生成精确的数据报告与三维可视化模型。
采用数据加模型的方式控制衬砌施工过程中的脱空、欠厚等问题。
也能在衬砌施工完成后对隧道净空、槽道位置复测，快速有效的掌握施工数据，指导后续施工。
关键词：三维激光扫描技术；高速铁路；隧道衬砌；缺陷处理；采用三维激光扫描技术对隧道衬砌质量进行控制分为两个阶段：衬砌混凝土浇筑前的施工控制阶段和衬砌混凝土浇筑后的偏差控制阶段，从而减少衬砌质量问题。
也能通过两阶段扫描数据对作业队伍的施工能力进行分析修正，提高作业水平，从而控制施工成本。
三维激光扫描仪工作流程图1.初支断面扫描1.1.初支超欠挖扫描《高速铁路隧道工程施工技术规范》Q-CR9604-2015中规定隧道应严格控制欠挖，岩石个别突出（每1㎡不大于0.1㎡）欠挖不应大于5cm。
根据规范要求用全站仪进行初支断面测量，测量速度慢、距离短、测点少，不能有效的进行超欠挖控制。
因为初支欠厚影响二衬厚度不足所出现的衬砌缺陷问题是无法采取补救措施整改的，只能对缺陷部位拆除重铸，代价极高。
所以通过三维激光扫描在防水板挂设前对初支断面进行扫描，根据数据软处理件截取相应里程（设站前后各25～50m)。
设计断面按照放大5cm预留量与实测断面轮廓对比，处理数据完成后将断面结果由技术人员以交底形式下发施工队伍负责人，由现场测量人员将欠挖情况用红色喷漆结合防水板台车标记在初支面上进行处理。
三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用
城市工程108产 城三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用李志静摘要：随着我国当前城市化进程的不断加快，地铁建设的数量和规模在不断地扩大，为了给人们出行保驾护航，加强地铁隧道的变形监测是非常重要的。
在我国科学技术发展的进程中，三维激光扫描就是在地铁隧道变形监测中发挥了应有的价值和效果，能够最大程度的保证地铁施工和运营的安全，在实际工作中需要加强对三维激光扫描技术了解以及认识，从而使得地铁隧道变形监测能够具备准确性和科学性的特征。
关键词：三维激光扫描；地铁隧道；变形监测在地铁隧道变形监测中，需要认识到在维护地铁安全和稳定运营的重要影响作用，在以往地铁隧道变形监测工作中，需要有多名人员及共同的配合，整个测量点较多数据测量较大，不仅浪费了大量的时间，还使得最终的监测效果无法有效提高，因此在实际工作中需要充分地发挥三维激光扫描技术的优势和作用，对实际工作起到重要的支撑作用，改变存在以往地铁运行监测中的问题以及困扰，展现三维激光扫描技术的优越性。
1 地铁隧道云数据的组织和处理在地铁隧道变形监测中，运用三维激光扫描技术之前，需要做好地铁隧道云数据的组织和处理，从而为后续工作奠定坚实的基础。
地铁隧道变形中的点云数据拼接在地铁隧道重要拼接成若干个拼接点，从而形成共同的主体实现与数据的共同控制，从而提升实际控制效果控制水平。
从整体上看，地铁隧道与数据的组织和处理要点主要分为以下几个方面：1.1 云数据的组织管理在进行云数据组织管理工作中，可以运用点云处理软件来进行有效的浏览以及输出，为了加强对地铁隧道变形监测的力度，需要提前做好隧道点云数据的组织管理，要以地铁隧道为主要的中轴线，按照层次性的分区思路进行隧道点云数据的搜集，在取中轴线时需要将地点隧道点进行投影扫描到坐标中内，之后要进行点云数据的变换，与中轴线的方向保持一致。
另外还需要按照一定的间隔，科学有序的分割云数据，形成等间隔的区域，获取最大和最小的点云数据。
三维激光扫描技术在地铁隧道结构中的应用
三维激光扫描技术在地铁隧道结构中的应用摘要：随着科学技术的发展，我国的三维激光扫描技术有了很大进展，并在地铁隧道结构中得到了广泛的应用。
传统测量方法采用特征点位进行隧道断面监测，存在数据量较少、点位不够全面等缺点，且工作量较大，工作效率低。
目前，三维激光扫描技术是一种新兴测量手段，可获取大量的隧道结构点云数据，具有非接触性、高效性、精确性以及全面性等特征。
基于此，文章分析了三维激光扫描技术基本原理，其次对三维激光扫描技术及其在地铁隧道结构中的应用进行论述，以供参考。
关键词：地铁隧道结构；三维激光扫描；变形问题引言地铁隧道工程测量，常采用全站仪、水准仪等传统测量方法，由于环境差、光线昏暗，严重影响了测量效率和精度，且存在安全隐患。
相比于激光隧道断面仪、隧道限界检测车、摄影测量，三维激光扫描仪能够适应地铁环境，且应用面更广。
三维激光扫描技术具有“形测量”特点，可在阴暗潮湿的环境下自动扫描，无需人工对中、瞄准、跑尺，可快速获得以点云形式表达的空间三维面数据。
近些年大量实验证明了激光扫描在地铁测量的优势，外业作业自动化，使得地铁隧道工程测量的效率得到了较大提升。
1三维激光扫描技术基本原理地面式三维激光扫描系统以自身为原点建立坐标系，通过计算距离及角度信息来确定目标的坐标。
通过激光测距的原理获取被测目标到仪器中心的距离Ｒ，再获取在水平方向及竖直方向上对被测目标的扫描角度，即可求得任意点在坐标系内的坐标值。
可表示为:X=ＲcosβsinαY=Ｒcosαsinβ（1）Z=Ｒsinβ式中，X、Y、Z表示点云的坐标值;Ｒ表示被测距离;α、β表示扫描仪在水平方向及竖直方向上扫描的角度。
2三维激光扫描技术及其在地铁隧道结构中的应用2.1控制测量地面控制通过设计院提供的GNSS控制点对地面进行精密导线网加密，水准通过设计院提供的水准点对地面进行高程控制网加密。
通过联系测量将平面与高程引入地下，作为地下控制网起算依据。
地下控制网与地上控制网同精度进行加密。
三维激光扫描技术在隧道工程检测中的应用
三维激光扫描技术在隧道工程检测中的应用摘要：本研究深入探讨了三维激光扫描技术在隧道工程检测中的应用。
该技术以高精度、非接触性和快速性为特点，成为解决地质构造分析、建筑结构监测和安全评估等难题的有力工具。
在地质构造分析方面，扫描数据生成地质构造模型，帮助识别岩层变化和断层问题。
在建筑结构监测方面，实时扫描捕捉微小变化，提升了工程安全性。
安全评估与施工管理中，技术提供全面数据支持，改善了工程质量和管理效率。
然而，技术在特定材料和数据处理方面存在局限性。
展望未来，随着硬件、算法的进步，三维激光扫描技术有望进一步发展，为隧道工程领域带来更大优势。
它在促进城市基础设施可持续发展方面将发挥重要作用。
关键词：三维激光扫描技术；隧道工程检测；建筑工程引言隧道工程作为现代城市基础设施建设的重要组成部分，不仅提供了交通便利，还在水利、能源等领域发挥着关键作用。
然而，隧道工程的建设和维护过程面临着诸多挑战，包括地质构造的复杂性、结构安全的监测以及施工管理的有效性等。
这些挑战要求我们采用高效准确的技术手段来保障隧道工程的可靠性和持续运行。
在这一背景下，三维激光扫描技术应运而生，成为了解决隧道工程问题的一项重要工具。
一、三维激光扫描技术概述三维激光扫描技术作为一项基于光学原理的先进测量技术，在各行各业引起了广泛兴趣。
其工作原理基于扫描仪发射出高强度的激光束，该激光束在目标表面被反射或散射，并由传感器捕捉。
通过测量激光束的发射时间和反射时间，结合传感器接收激光的角度，系统能够精确计算出激光光线与目标表面的交点位置。
通过逐点扫描，这项技术可以获取大量的点云数据，这些数据描述了目标物体表面的三维坐标信息[1]。
三维激光扫描技术的最大优势之一是其高精度。
由于激光光束的特性，它可以在非常小的范围内进行测量，从而实现亚毫米级别甚至更高的精度。
这使得该技术特别适用于需要精确测量的工程和建筑项目。
此外，三维激光扫描技术具有非接触性，无需直接与目标物体接触，从而减少了可能引起损坏或干扰的风险。
剖析三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用
剖析三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用摘要：三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测方面具有明显优势，不仅能够适应复杂作业环境，而且测量数据精度高、作业效率高，能够快速构建三维数据模型，这对地铁工程施工活动具有重要参考价值。
本文主要探究了三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用，并结合具体案例进行了分析。
关键词：三维激光扫描技术；地铁隧道；变形监测引言：三维激光扫描技术和传统的测量手段比较，其具备的优越较大，主要采取激光测距的原理，可自动、连续、快速的获得数据，有着高精度、高效率、高密度及低成本等优点，能将对象整体的结构与形态特性真实扫表达出来，准确、快速创建三维模型，能有效预防因点数据分析而导致的片面性与局部性。
三维激光扫描技术已在工程测量、变形监测、地形测量、勘测交通现场、数字城市、文物和古建筑保护等领域中得到了广泛的应用。
一、三维激光扫描技术三维激光扫描技术是激光扫描仪通过发射高频激光脉冲，测量每个激光脉冲从发出经被测物体表面返回仪器所需的时间差来计算距离S，以仪器中心为坐标原点，同步测量每个激光脉冲横向角度值β及纵向角度观测值α，获得激光采样点的坐标。
图为扫描点位坐标计算原理图与传统的断面检测技术进行比较分析，三维激光扫描检测有以下优势：第一，无接触地完成数据的测量工作，高速的完成物体表面三维信息数据的收集和整理，也便于对于一些自然环境相对较为复杂，人工难以测量的位置进行测绘。
第二，测量的实际效率相对较高，激光点云采样的密度高，测点本身的数据信息相对较为丰富，能够完成传统测量手段无法媲美的高精度数字化数据收集工作。
整个测量系统运作的实际速度较快，能够一次性实现高精度的收集百万/秒以上的点位信息。
第三，工作中劳动强度相对较低，能够有效地降低数据收集、分析等过程中的劳动强度，实现了数据信息的自动化收集处理，避免了传统测量结果因人为因素的影响而导致最终结果的真实性偏差。
二、三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用1、制定监测方案制定科学的检测方案，是实施三维激光扫描技术监测的第一步。
三维激光扫描技术在地铁隧道断面测量中的应用
212YAN JIUJIAN SHE三维激光扫描技术在地铁隧道断面测量中的应用San wei ji guang sao miao ji shu zai di tie sui dao duan mian ce liang zhong de ying yong郑炜随着三维激光扫描技术的出现，彻底改变了之前在工作中的传统施工形式，这种新技术借用了激光进行距离测量，该形式能够在第一时间准确无误并无间断地进行数据采集工作，使得工作效率较之前有了显著地提升。
在地铁隧道的施工过程中，尤其是数据测量过程中，难免会出现数据偏差，使其完成后的架构不满足设计需求，对于工程质量有一定的影响，要想工程顺利开展下去，就需要详细测算其断面的数据，从而得到精准的误差数据，为以后的工作打好基础。
在过去的隧道截面测量中经常用到的工具是全站型电子测距仪，由于这种仪器的工作原理相对较为落后，在测量时局限性较大，首先是其测量速度不能得到有效保障，测量环节涉及到的数据点有限，而且这种操作模式需要借助大量人工服务，比如要事先标记好需检测的位置点，普遍来看工作效率偏低。
随着激光扫描仪器的问世，以其特有的优势，在速度、计算精确度、采集云数据点等方面初步取得了较为明显的效果，并且对于之前大量人工操作放样点的工作，也得到有效解决，二者相比较，优势非常明显。
一、三维激光扫描技术概述三维激光扫描技术，也就是传统意义上的实景数据成像技术，其工作原理是借助激光的高速度、高精确度等优势，对所需对象的数据进行采集，利用多点扫描，实景测量的工作方式，从而得到整个测量对象的立体几何数据图及其相关影像，这种借用现代化高科技手段进行数据的有效收集和处理，通过专业的处理工作进行模型转换，从而得到工程不同阶段所需要的内容及形式。
二、工作流程就我国目前地铁隧道断面测量来看，主要的工作流程是由外至内，首先进行外业数据收集，其次是内业，接着是地铁隧道断面，最后完成测量数据整体输出。
三维激光扫描技术在地铁工程测量中的应用
三维激光扫描技术在地铁工程测量中的应用摘要：随着我国铁路运输行业的不断发展，铁路运输的快速发展，对铁路建设项目的质量提出了更高的要求。
在此基础上，本文介绍了在三维激光扫描技术的支撑下，在地铁工程中应用的具体实现。
通过对点云的提取和绘制，可以实现对隧道中心线的自动生成，从而达到精确的三维模型。
通过与试验数据的比较，得出了与常规方法比较，该方案具有很好的精度和实用性。
关键词：三维；激光扫描技术；地铁工程测量；应用1引言建筑工程行业在迅速发展的过程中，对于工程设计以及工程测量等提出了更高的要求和标准，建筑工程项目的施工建设，受外界环境以及人工要素的影响，容易导致各种工程风险的产生，因而在工程测量中要使用先进的技术、设备实施工程测量。
地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用具有测量精度高和分辨率高等特点，主要用途是获取高精度高分辨率数字地形模型，属于高新技术的一种，在测绘领域中的应用效用突出。
地面三维激光扫描是在激光高速扫描中完成工程测量，可以对监测对象表面扫描的三维坐标数据予以高分辨率、大面积的快速获取，对空间点信息能够进行大量的采集，并利用三维影像建模，因而具有测量主动以及实时动态监测的特点，关于地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用实效性和应用方法等均需要从实践分析的角度展开研究与探讨。
2现行地铁隧道测量方法2.1传统全站仪测量法利用传统的全站仪测量法，逐级设置控制点，对地铁站点和区间隧道的特征点进行采集，并根据施工单位的施工图纸，制作出相应的结果图。
多人：每组最少3人（设站、前后视、分步测量）。
效率相对较低：地底条件较差，灯光较暗，对仪器设置中整平、前后点的定位有很大的影响，增加了导线的测量难度，使测量的效率受到很大的影响。
测量精度很难控制：由于不能精确地确定隧道的直缓点、缓冲点和顶点的位置，因此，在碎步测量中，只有增加采集密度才能进行补偿。
作业人员的安全隐患较多：站台本体中有许多未被发现的孔洞，地上堆积着各种杂物，给碎步测量工作带来了更大的安全风险。
三维激光扫描在隧道检测中的应用
三维激光扫描在隧道检测中的应用在现代交通基础设施建设中，隧道扮演着至关重要的角色。
为了确保隧道的安全运行和长期稳定性，高效、准确的检测方法必不可少。
近年来，三维激光扫描技术凭借其独特的优势，在隧道检测领域得到了广泛的应用，并取得了显著的成果。
一、三维激光扫描技术的工作原理三维激光扫描技术是一种非接触式的测量技术，它通过向被测物体发射激光束，并接收反射回来的激光信号，来获取物体表面的三维坐标信息。
在隧道检测中，扫描仪通常被安装在移动平台上，如轨道车或汽车，沿着隧道的轴线进行移动扫描。
扫描仪在移动过程中不断发射激光束，对隧道的内壁、拱顶和底板等部位进行快速、密集的测量，从而生成高精度的三维点云数据。
二、三维激光扫描技术在隧道检测中的优势1、高精度和高分辨率三维激光扫描技术能够获取毫米级甚至亚毫米级的测量精度，对于检测隧道表面的细微变形和缺陷具有重要意义。
同时，它还能够提供高分辨率的点云数据，使我们能够清晰地观察到隧道结构的细节。
2、快速和高效相比传统的检测方法，如人工测量和摄影测量，三维激光扫描技术能够在短时间内获取大量的测量数据，大大提高了检测效率。
这对于长隧道和交通繁忙的隧道尤为重要，可以减少检测对交通的影响。
3、全面和无遗漏传统的检测方法往往只能对隧道的部分区域进行测量，容易出现遗漏。
而三维激光扫描技术能够对整个隧道进行全方位的扫描，确保检测的全面性和完整性。
4、非接触式测量由于是非接触式测量，三维激光扫描技术不会对隧道结构造成损伤，同时也避免了测量人员在危险环境中的作业风险。
三、三维激光扫描在隧道检测中的具体应用1、隧道结构变形监测隧道在使用过程中，由于地质条件、车辆荷载等因素的影响，可能会发生结构变形。
通过定期对隧道进行三维激光扫描，并将不同时期的点云数据进行对比分析，可以准确地监测隧道结构的变形情况，及时发现潜在的安全隐患。
2、隧道表面病害检测隧道内壁可能会出现裂缝、剥落、渗漏水等病害。
三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用
三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用摘要：地铁隧道施工中容易受到土体、周围环境、建筑影响，工程结构容易发生变形而威胁隧道稳定性、安全性从而制约地铁稳定运行。
所以，隧道施工中进行变形监测具有重要作用，现阶段三维激光扫描技术应用较多，该技术可以提供试场中有效测程的采样密度的高精准点的云数据，建立三维模型数据场，确保监测完整性、全面性。
接下来，本文着重对三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用进行简要分析。
关键词：三维激光扫描技术；地铁隧道变形监测；应用方法传统地铁隧道变形监测信息片面、自动化程度低、工作效率不高，进而在实际应用中容易导致隧道地铁变形。
而应用三维激光扫描技术有效解决了这一问题，并且对作业环境没有较多要求，即使在黑暗条件下也可以顺利应用，工作效率高且数据搜集全面，有效符合了地铁隧道夜间作业需求。
一、三维激光扫描技术系统原理（一）三维激光扫描系统种类结合各行业应用需求三维激光扫描系统可以分为较多类型，根据搭载平台基本可以划分为几种。
测站式三维扫描仪：该设备需要保证测站稳定性，通常使用三脚架稳固。
检测原理与全站仪相近，不过测量快速包含数码相机、软件处理、激光测头等。
伴随着科学技术的进步在一定程度上也促进了该项技术进步，逐渐趋于移动式激光扫描，这种技术对稳定性无较高要求，通常把地面三维激光扫描系统集成其他系统，即：GNSS、INS。
车载三维激光测量系统：该系统综合了三维扫描仪、卫星导航定位、数码相机、控制系统，将其应用于汽车封装中能够迅速获得准确位置与状态信息、高密度三维点云数据与全景数据。
控制系统主要控制GPS记录位置控制惯导装置记录状态，激光扫描仪展开扫描控制系统控制激光信号发射，获得同步点云。
机载三维激光测量：搭载平台主要稳定直升机、无人机，现阶段有不少单位将多旋翼无人机与三维激光扫描仪融合从而应用在地形图检测中。
其中包含：高分辨度的系统HDS、CCD、INS、GNSS、计算机，可以应用在较大规模的三维地表测绘中。
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TunnelScan隧道扫描检测国内成功应用案例
▪ 四川锦屏水电站二期引水隧道14公里全线扫描，超欠挖、砌衬厚度、隧道平整度 ▪ 北京地铁6号线调线调坡和竣工测量 ▪ 杭州地铁1号线杭州东站段隧道裂缝抢险检测 ▪ 上海地铁13号线新郁路站区间扫描试验 ▪ 上海地铁12号线25标巨峰路区间断面收敛检测 ▪ 成渝客专龙泉山隧道断面收敛扫描精度和平整度试验 ▪ 青岛地铁1号线隧道扫描检测试验
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Amberg集团公司的业绩
瑞士圣哥达隧道全长57km，目前世界最长隧道 最大埋深超过2000米，目前世界最大埋深隧道 目前隧道已经全部贯通集团公司介绍
V-S-H- Hagerbach地下试验场：Hagerbach隧道全长近6km，是欧洲最 大的地下试验场，是许多地下施工方法与建筑材料和设备的国际实验室
▪ 安伯格APM定位法——Profiler5003（右上） ▪ 安伯格APM定位法——FARO Focus3D（右下） FARO扫描仪+APM定位基座 ▪ 快速进行高精度激光点云的绝对坐标快速定位 ▪ 距离测站10米处的点位重复精度优于２mm
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TunnelScan系统硬件配置
TunnelScan系统的硬件配置： ▪ Amberg Profiler5003+徕卡圆棱镜 ▪ Faro Focus 3D扫描仪+ APM定位基座 ▪ 野外平板电脑可在现场生成断面分析报告
▪ 施工和运营隧道精确和全面数字化，包括精细化断面和激光影像数据 ▪ 快速对隧道激光雷达检测数据进行自动化大批量处理 ▪ 隧道断面收敛、中心轴线、三维真实模型、侵界、裂缝、渗水等检测
一次完成 ▪ 隧道各分层表面质量（平整度）、厚度和材料用量快速高精度检测 ▪ 为隧道检测、监测、维护管理提供高效全面检测和分析手段
北京数联空间科技股份有限公司
Amberg TunnelScan 隧道扫描全面检测解决方案
北京数联空间科技股份有限公司(Amberg 公司TMS产品中国总代理)
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瑞士Amberg公司介绍
瑞士AMBERG公司是全球唯一拥有地下工程综合能力的集团 公司，其业务范围涵盖公路、铁路、水电、城建、国防和矿山 等多个领域。 AMBERG公司集团拥有AMBERG 工程咨询公司、AMBERG 技术公司和哈格巴赫地下试验场三个专业公司。 其中，安伯格工程咨询公司负责各种新建和改建公路及公路 隧道、铁路隧道以及其它地下工程的设计、咨询、施工监理和 项目管理及人员培训等业务 AMBERG技术公司负责为各种在建或已建工程提供所需的测 量系统及测量服务。其产品已遍布世界各地，比较有影响的产 品有高速铁路精检小车GRP1000/GRP5000，地质超前预报测 量系统 (TSP202, TSP203)
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▪ 每次测量内业数据处理时间小于１５分钟
TunnelScan – 现场精确快速断面评估分析
Data transfer
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一次测量15米隧道，内外业时间总和不超过20分钟， 现场出断面收敛、超欠挖、侵界、中心轴线报告
隧道现场
断面评估
Geo-reference 单站点云导入
快速分析
办公室
完整分析
TunnelScan – 数据分析与成果输出
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▪ 。。。。
TunnelScan隧道检测方案与传统手段效率对比
对比项目
每站测量速度 每个断面点密度 每站测量断面个数 断面测量间隔 断面测量重复精度
每站成果
全站仪
>7分钟 25个点
1个 >=5米 <2mm 一个断面图
二维断面仪
>7分钟 25个点
1个 >=5米 2mm 一个断面图
TunnelScan
在上海设有子公司“上海数联空间科技有限公司”，全国 设有7个分支机构，分管6个区域
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结构检测与监测业务部
Amberg TMS Tunnelscan隧道检测系统
北京数联空间科技股份有限公司
TunnelScan隧道扫描测量系统
隧道全面检测最新技术
TunnelScan——隧道三维测量检测全面解决方案
TunnelScan – 断面分析报告
自动进行各种断面分析报告 ▪ 超欠挖分析和控制 ▪ 砌衬厚度 ▪ 材料用量和工程量 ▪ 断面收敛变形 ▪ 规则断面几何中心 ▪ 线路侵界分析 ▪ 裂缝、渗水位置断面图显示
▪ 安伯格专利激光点云快速绝对定位技术——APM定位法 Amberg定向靶球 ▪ 通过全站仪快速传递隧道控制坐标系统给扫描仪基座和定向球形靶 实现扫描仪的测站定位和定向，软件事后自动对三维点云数据绝对定位 ▪ 12 左棱镜X1，右棱镜X2，靶球X3(“X”为测站号)
AmbergTMS 隧道三维扫描测量解决方案
Amberg集团介绍
隧道测量解决方案产品 铁路解决方案产品 地质工程解决方案 地球物理解决方案
新建隧道施工 地质工程
隧道改建扩建 项目管理与咨询
地下测试与培训设施 施工材料测试试验室
参观访问 餐厅
聚会活动
北京数联空间科技股份有限公司介绍
北京数联空间科技股份有限公司注册于北京海淀区中关村 高科技园区，是一家提供基于三维空间位置信息并集成其 他传感器、通讯技术、互联网技术与增强现实，面向行业 客户的生态空间信息系统的研制、销售与服务的股份制企 业。目前为瑞士Amberg公司TunnelScan产品在中国大 陆地区独家总代理和美国FARO大空间三维激光扫描仪大 陆地区在计量、能源、交通、军方行业总代理。
<3分钟 >500个点 >10个（15米/站计） >1cm，可任意设置
<2mm
任意间隔的多断面图、 中心轴线列表、隧道表
面可量测激光影像
成果用途
抽样断面收敛分析
抽样断面收敛分 全面断面收敛分析、中
析
心轴线偏差、线路侵界、
隧道渗水、裂缝、钢筋
裸露异状等多种分析
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TunnelScan快速隧道三维实景复制和绝对定位技术
自动生成各种分析报告: ▪ 超欠挖断面分析和方量报告 断面分析 ▪ 断面收敛 ▪ 侵界检测 ▪ 隧道中心轴线 ▪ 砌衬厚度、方量 ▪ 激光雷达合成影像图 影像分析 ▪ 渗水影像报告 ▪ 裂缝影像报告 ▪ 地质素描图 ▪ 平整度分析报告 平整度
更加精确的方量报告 图形效果非常友好的报表
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