三维激光扫描技术在地铁隧道断面测量中的应用

地铁隧道土建施工完成后为了对线路进行调线调坡,需要对地铁隧道进行断面测量,三维激光扫描技术与常规测量方法相比具有非接触式测量、可高密度采集空间三维点云数据等特点,为地铁断面测量提供了新的技术手段。介绍三维激光扫描技术的基本原理和在地铁隧道断面测量中的方法,并结合南宁地铁1号线隧道断面测量工程实例,对三维激光扫描技术在地铁隧道断面测量中应用的可行性进行探讨。断面测量成果不仅为线路进行调线调坡提供依据,而且还可以为后续的隧道模型构建、隧道变形分析以及铺轨和设备安装等工作提供相关应用和支持。     

铁路隧道建筑限界快速检测技术研究与应用

铁路隧道建筑限界检测是确保运输安全的一个重要环节。本文基于三维激光扫描技术,提出了一种快速铁路隧道建筑限界检测技术。首先利用三维激光扫描仪等设备进行数据采集,然后经数据分析提取隧道断面轮廓线,进而判别侵限点是否存在,最终得到隧道限界断面图、隧道综合最小建筑限界尺寸表等成果。在既有线铁路隧道中的应用经验表明,与传统隧道建筑限界检测技术相比,该检测技术应用更便捷,检测结果更准确。     

应用三维激光扫描技术判定围岩稳定性试验研究

为验证采用隧道断面面积变形率判定围岩稳定性方法的工程可行性,依托某在建隧道工程进行三维激光扫描和常规监控量测的现场测试,获取监测断面的面积变形和特征点收敛数据,并对数据进行分析。研究结果表明:三维激光扫描的隧道断面变化率趋势能较好地反映隧道围岩稳定性状态;对比两种方法所得到的监测断面特征点部位的收敛曲线,可知其趋势一致、数量级接近。研究结果验证了三维激光扫描用于隧道监控量测及围岩稳定性判识的可行性,并且三维激光扫描所得到的隧道断面变化趋势信息更为丰富。     

基于激光扫描技术的隧道变形分析方法

为了对隧道的整体变形进行全面监测,采用理论结合实验研究的方法,基于三维激光扫描技术监测隧道变形,利用代数拟合、几何拟合和基于不变矩的椭圆拟合方法,均可对扫描断面拟合,两期拟合断面的差表示了隧道断面的变形,其应用效果良好。     

基于三维激光扫描技术确定隧道变形的新方法

从三维激光扫描技术应用于地铁隧道变形监测实际出发,研究三维激光扫描技术在隧道变形监测中的应用,给出一种适用于隧道数据采集的多站共用靶标连续拼接法。针对如何确定隧道变形的关键问题,提出一种通过建立参考系、点云格网化、剖面图提取、变形量值计算等流程确定隧道变形的新方法。将该技术应用于地铁隧道扫描实验,结果发现提出的方法能够在任意位置提取隧道断面,能够确定隧道变形量值,是一种有效的确定隧道变形的新方法。     

光电测量方法在盾构隧道收敛监测中的可行性研究

针对盾构隧道收敛监测常见的3种光电测量方法开展可行性研究,并进行对比分析。三维激光扫描技术采用静态架站式数据采集,针对获取的圆形盾构隧道点云数据利用激光雷达隧道测量检测软件进行隧道轴线输入、迭代式断面中心拟合与噪点过滤、断面提取、椭圆拟合、生成断面测点图和椭圆拟合曲线图等处理来获取隧道收敛值;TS60全站仪利用免棱镜测距功能获取收敛值,徕卡D2手持测距仪利用直接测量获取收敛值;通过对3种光电测量方法获取的盾构隧道管环横径值进行数据分析。研究表明：3种测量方法均可以满足地铁隧道收敛变形监测指标要求;针对测量误差在±3 mm内,三维激光扫描和测距仪直接测量的横径值差异较小,且分布区间较为集中;三维激光扫描与全站仪免棱镜测量的横径值差异较为分散;全站仪免棱镜与测距仪测量的横径值差异较小,分布区间较为集中。综合可知,针对隧道横径值测量,三维激光扫描和测距仪测量的效率与效果优于全站仪免棱镜测量;三维激光扫描和手持测距仪两种隧道横径测量方法在技术与精度上是完全可行并且可靠的。     

三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用

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。以深圳市轨道交通2号线地铁隧道自动化监测项目为例,研究三维激光扫描仪在隧道变形监测中的应用。通过LeicaScanStationP40型三维激光扫描仪对隧道自动化监测区域进行点云数据采集,并采用Cyclone9.0软件进行数据处理和分析,所得变形监测结果与传统自动化变形监测结果基本一致。将2种方法结合,可更全面掌握隧道区域的变形情况。     

地铁安全监测中基于三维激光扫描技术的隧道形变分析方法

基于三维激光扫描技术所获地铁形变监测数据的海量点云特性,提出隧道形变分析新方法。详细阐述了建立参考系、点云分割、格网化、差值计算、形变分析等步骤,并以正在监测的地铁隧道为例进行试验分析。试验分析结果发现:隧道形变分析新方法能确定隧道形变位置和形变大小,并将结果直观显示出来,能有效地衡量隧道形变。     

智能化测绘技术在地铁结构安全监控中的应用

地铁结构变形及病害发展是众多安全事故的直接原因。结构安全自动化监测及三维激光扫描技术可用于监测地铁结构运营期的形变和表观病害的状态变化。文章围绕测量机器人、移动三维激光扫描设备,对信息的智能化感知、智能化处理和成果展示进行解释,然后以苏州地铁1号线为例,阐述智能化测绘技术的应用。     

基于激光扫描的隧道变形监测的误差来源及变形分析

研究目的:采用误差分析理论和工程实验应用研究方法,在介绍三维激光扫描技术的隧道变形监测流程的基础上提出隧道环境下扫描仪测距、测角、环境影响和数据处理引起的误差,讨论其特点,实验各因素对隧道变形分析的敏感性,研究三维激光扫描技术应用于隧道环境进行变形监测的误差来源和影响规律。研究结论:(1)三维激光扫描仪用于隧道变形监测的误差有多源性,测距、测角、环境影响和数据处理引起的误差可以根据其特点采用相应的措施加以减弱或控制;(2)隧道直径的变化、隧道断面扰动频率和倾斜不影响变形误差,系统噪音和随机噪音对变形误差有较大的影响;(3)对于有大量遮挡数据集的隧道断面,只要遮挡率不超过60%,变形监测和分析误差就不会有大的变化;(4)研究成果可应用于隧道安全监测。     

基于三维激光扫描技术的隧道围岩参数反演分析

将三维激光扫描技术应用于温州绕城高速公路南山隧道施工期的变形量测中。首先相隔4个工日进行2次扫描得到2期隧道点云数据,通过对点云数据分析和处理得到隧道初期支护段空间变形场,从中提取断面的拱顶沉降作为隧道围岩参数反演分析的实测值。然后建立隧道三维有限元模型对围岩弹性模量、黏聚力和内摩擦角进行反演分析。结果表明:三维激光扫描监测可以快速获取隧道空间变形场,为隧道围岩参数反演分析提供足够的有效数据,弥补了传统监测方法的不足;当围岩弹性模量为1 GPa,黏聚力为200 k Pa,内摩擦角为28°时拱顶沉降模拟计算值与实测值吻合度最高。反演所得围岩参数均低于隧道设计阶段根据地质勘查报告的估算值,可用于隧道支护参数动态设计,降低工程成本。     

地面激光扫描技术在城市轨道交通构筑物结构断面检测中的应用

为研究三维激光扫描技术在城市轨道交通构筑物结构断面检测中的精度和可靠性,采用Leica HDS6100三维激光扫描仪在隧道中自由设站并采集数据,利用扫描区域内的控制点靶标建立布尔莎七参数严密解算模型,再将点云由扫描仪坐标系转换到施工坐标系。通过单站多次扫描同名靶标进行内符合精度分析,得到20 m范围内的单点精度(为±3 mm),并将实验成果与全站仪测量成果进行比较。研究表明,该方法得到的高程误差优于±10 mm,平面误差优于±20 mm,成果满足《城市轨道交通工程测量规范》的相关要求。     

基于激光雷达的地铁隧道形变检测方法

针对地铁隧道出现的形变问题,提出利用车载激光雷达对地铁隧道进行扫描检测的方法。该方法测得的点云数据需进行坐标转换,在点云数据预处理时通过统计滤波与双边滤波相结合的算法去噪,采用最小二乘法进行断面拟合得到光滑拟合曲线。对不同时期检测的同一位置断面进行局部形变分析,对某一区间段不同位置断面进行区间收敛分析,实现地铁隧道断面的形变分析。通过该方法的处理,可以更加有效地获取地铁隧道的形变信息,对实现地铁隧道形变动态检测具有借鉴意义。     

三维激光扫描技术在西客站既有结构断面测量中的应用

介绍了三维激光扫描技术的原理,并结合实际应用案例,探讨了三维激光扫描技术在西客站既有结构断面测量中的应用,着重叙述了其具体实现的技术路线及先进性特点。     

基于物联网的运营地铁隧道结构健康监测系统软件平台开发

建立基于三维全景监测技术的运营地铁隧道结构健康监测系统,对武汉地铁3号线跨江段进行了监测;建立数据采集与传输子系统,实现地铁隧道健康监测数据的转换、汇集和传输;编写Java与Matlab语言交互与调用程序,开发相对应的监测功能软件模块,实现全自动全站仪、倾角传感器的远端三维可视化自动监测,以及三维激光扫描监测断面数据的解析、计算、拟合和分析功能。使用MVC(模型视图控制)以及Struts框架等相关Web框架搭建技术,对软件平台进行了框架搭建,并将开发的监测模块、评估模块集成至框架中,研发形成一套完整的运营地铁隧道结构健康监测系统软件,为实现运营地铁结构健康监测系统的智能化分析与决策提供有效的基础数据与知识支持。     

三维激光扫描在运营结构监测中的应用

文章根据目前国内地铁运营结构监测情况及存在的问题,以苏州市轨道交通运营结构监测为例,重点阐述了三维激光扫描在运营结构监测方面的运用,最后与人工监测进行对比分析,建议优化后期运营结构监测,定期对区间隧道进行三维激光扫描,建立隧道结构基础台账,从而掌握区间隧道健康状况。     

基于三维激光扫描的铁路隧道净空断面测量

在铁路隧道的相向施工方案中,受隧道控制网精度、测量仪器、测量方法及自然环境因素的影响,不可避免地会产生贯通误差,为解决贯通误差对隧道限界的影响问题,结合工程案例,研究利用三维激光扫描技术进行隧道净空断面几何形态测量,并通过隧道中线调整来实现消除贯通误差的方法,并从如何高效准确获得整个隧道的点云数据,以及如何快速提取净空...     

基于椭圆拟合的隧道点云数据去噪方法

针对地铁隧道这一狭长密闭环境,激光雷达相较于传统隧道形变检测方法具有显著优势.由于受环境以及隧道中安装的大量设备的影响,数据中会包含大量噪声点,无法得到隧道完整内表壁数据,从而影响到数据在形变检测及三维建模等方面的应用.结合最小二乘法和拉格朗日乘数法对隧道点云模型进行椭圆拟合,并将其应用于圆形隧道点云滤波,利用各区域数...     

基于三维激光扫描点云整体分析的铁路隧道超欠挖检测方法

传统隧道施工难以避免超欠挖现象的发生，影响隧道的工程质量以及施工效率。三维激光扫描技术因其便捷、信息量大等特点，在隧道施工过程中提供快速有效的测量结果，但目前主要通过取断面形式进行超欠挖分析，亟需一种对点云整体分析的方法。为此，针对三维激光扫描的隧道超欠挖检测，提出一种基于点云拟合曲面并结合设计面法线的分析方法。结果表明：三次B样条曲线在曲线要素的表现和控制性能上较好，适用于隧道断面的重构；检测断面上建立法线，并在拟合面上找到其所唯一对应的实际检测点，通过两点的距离作为超欠挖的基准；编制的分析软件可对隧道数据进行批量处理，便于隧道工程超欠挖检测的实时分析评。因此，双三次B样条拟合法的超欠挖的扫描和计算，其精度、效率高，可满足实际工程中隧道超欠挖的检测。     

隧道三维激光扫描点云断面收敛参数相关性研究

基于移动三维激光扫描隧道点云数据,通过点云预处理、断面提取过滤,最后进行隧道管环实测轴径提取、椭圆拟合得到断面的水平轴径值、椭圆度等数值成果表及椭圆拟合等成果图。从几何形态学的角度,对横径与设计偏差、椭圆周长、椭圆均轴差等椭圆拟合结果参数与椭圆度之间数学关系及相关性进行统计分析与研究,探究隧道管环实测点云经过椭圆拟合出的长短轴长异常值的自动筛选方法。结果表明:椭圆度与横径值具有较强的线性相关性;椭圆均轴差D(椭圆长轴加短轴与两倍理论圆直径之差)与椭圆周长和理论圆周长之差d约束关系式,可以用作管环变形椭圆拟合长短轴长异常值的筛选依据。