地铁隧道断面收敛测量中3D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：三维激光扫描技术可以实现非接触式测量，适应复杂施工环境下的测量作业，测量精度高，对地铁工程地下工作环境适应性强。

本文结合某地铁工程项目，简要介绍了三维激光扫描技术的原理和优点，并具体研究了三维激光扫查技术在地铁工程测量中的应用。

关键词：地铁工程测量；三维激光扫描技术；应用导言在中国城市化深入发展的过程中，城市轨道交通系统已成为城市基础设施的重要组成部分。

在轨道交通系统中，地铁无疑占据着头部的位置。

这是因为当运营轨道建在地下时，在绝大多数情况下（除了强降雨导致地铁站回流等极端情况），地铁列车的运营不会受到地面因素的影响。

在短短几分钟内，一列火车将停靠在每个地铁站，在缓解城市交通压力方面发挥着不可替代的作用。

为了保证地铁的安全，地铁工程的整体质量至关重要。

总体而言，地铁项目通常建在建筑物和结构密集的地下。

它们不仅要求高精度，而且容易受到施工路线长、施工单位多等因素的影响。

本文主要分析了三维激光扫描技术在地铁工程测量中的应用。

1三维激光扫描技术原理及优点分析1.1技术原理三维激光扫描技术是测绘领域的一种高精度、三维、自动化的扫描技术，可以高效、准确地获得连续、全面、相关、密集的物体表面坐标数据和图像信息。

它是继GPS技术之后出现的一种新的测绘方法[1]。

三维激光扫描技术的原理如图1所示。

以激光为介质，通过计算输出激光的反射时间来计算单个点之间的距离。

基于激光的比反射获得被测量物体的其他相关信息。

同时，通过多点测量可以获得不同点的坐标信息、反射率信息等，并在短时间内获得被测物体的综合信息。

在此基础上，建立三维体积模型[2]。

与全站仪或GPS等技术手段相比，三维激光扫描技术在数据采集效率上具有明显优势，可以实现多点测量，从而形成基于三维数据点的离散三维模型数据场，有效弥补了传统测量手段的片面性和局限性。

1.2优势分析三维激光扫描技术作为测绘领域较为先进的技术，集各种测量仪器功能和先进技术手段于一体，在地铁工程测量中发挥着重要作用。

三维激光扫描技术在隧道断面检测中的应用摘要：迄今为止，无论从建设规模还是施工难度考察，中国已然成为世界范围内隧道建设最为发达的国家之一。

在隧道的运营过程中，隧道断面的检测是重中之重。

基于此，文章通过某隧道项目的实例分析，探究了其在隧道断面检测中的应用，通过对三维激光扫描精度进行分析，发现相比较全站仪的测量结果，两者差值在可控范围内。

同时，三维扫描影像图可作为分析隧道侧壁渗水、结构裂缝、超挖欠挖等现象的有力依据，为隧道施工提供参考并改善合理的施工措施，使得隧道施工更趋科学和安全。

关键词：隧道；信息化；断面检测；三维激光扫描1.三维激光扫描技术由于三维激光扫描技术能够快速获得全面、海量的原始点云数据，从而完整高精度地重建被测实体，因此被称为是一种“实景复制技术”。

三维激光扫描的工作原理是基于长距离的镭射扫描，其通过激光发射器发射一束集束激光信号，内部系统测量光束从接触被测物表面到返回的时间。

扫描仪通过两个镜子计算光束的水平、垂直角度，得到精确的X、Y、Z轴距，于是该点就被3D软件记录下来。

依托扫描仪每秒有几万甚至几十万个点的测量效率，对于被测物体来说，整个测量过程只需几分钟便能完成。

整个测量系统运行速度很高，能够一次性高精度、高像素地收集上百万个点。

三维激光扫描仪扫描获取的点云数据都包含色彩、坐标及物体反射率的信息，采集的坐标系统为测量仪器坐标系，与全站仪系统类似，其主要有测距、测角和辅助系统组成。

当三维激光扫描仪测得测站与目标点的距离为S时，每个激光脉冲包括了两个角度观测值，即横向角度观测值α与纵向角度观测值β，三维激光扫描仪内部的控制编码器会同时扫测这两个角度值。

在使用三维激光扫描仪进行现场测量时，在横向扫描面内是X轴，也在横向扫描面内，但与X轴垂直的是Y轴，垂直于横向扫描面的是Z轴，见图1。

根据下式获得的坐标:图1扫描点坐标计算原理图与传统断面检测技术相比，三维激光扫描测量具有以下优势：无接触测量：采用非接触扫描的方式，无需接触被测实体表面，快速采集物体表面三维信息，便于对自然环境复杂、难以人工架设仪器的目标进行测绘；测量效率高：激光点云采样密度高，测点信息丰富，具备传统测量手段无法比拟的高精度数字化数据采集；劳动强度低：极大地降低数据采集工作的劳动强度，实现了数据的自动化采集。

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。

地铁工程测量中三维激光扫描技术的应用解析摘要：近年来，随着国家经济和社会的快速发展，工程建设项目数目呈递增趋势，而工程建设项目的质量控制是保证建设项目顺利进行的重要前提。

在常规的工程测量中，不仅要耗费大量的人力和物力，而且精度得不到充分的保证。

三维激光扫描技术作为一种新型的测量技术，其具有扫描速度快、精度高、扫描范围大的特点，在地铁工程测量中被广泛应用。

该技术不仅能够高效获取地铁工程测量数据，还能够保证地铁工程测量数据的准确性和可靠性。

关键词：三维激光扫描技术；地铁工程测量；应用效果三维激光扫描技术是一种先进的测量技术，主要应用于各种工程的测绘当中，并在各个领域中得到广泛应用，特别是在地铁工程的测量当中发挥着重要的作用。

为了提高地铁工程测量工作的效率和质量，必须要对其进行创新和优化，本文结合具体工作实践，简要分析了三维激光扫描技术的原理和特点，并在此基础上对三维激光扫描技术在地铁工程测量中的应用进行了分析和探讨，希望能够为相关工作人员提供一定的参考和借鉴。

一、三维激光扫描技术概述在地铁工程的建设过程中，测量工作是非常重要的一项工作，其不仅能够为后续的施工建设提供相关的数据支持，还能够有效地保证工程质量和效率。

当前，三维激光扫描技术在地铁工程测量当中得到了广泛应用，该技术可以在较短的时间内获取地铁工程测量所需要的数据信息，并通过计算机处理和分析这些数据信息，从而得出较为准确的数据信息。

而且该技术具有成本低、效率高、精度高、操作简单等特点，能够有效地提高地铁工程测量工作的效率和质量[1]。

特别是在地铁工程测量中应用三维激光扫描技术能够有效地保证地铁工程施工的安全性，对地铁工程进行安全管理具有重要意义。

下面将对三维激光扫描技术在地铁工程测量中的应用进行分析和探讨。

二、三维激光扫描技术的原理和特点三维激光扫描技术主要是利用激光扫描仪对目标进行扫描，通过采集目标的坐标数据，并对其进行处理，最后利用三维建模的方式来构建出目标的三维模型，主要有点云拼接、线扫描、曲面扫描等方式。

三维激光扫描技术在地铁隧道监护中的应用张辉稳发布时间：2021-10-25T05:59:50.174Z 来源：《新型城镇化》2021年20期作者：张辉稳[导读] 希望在一定程度上提高三维激光扫描技术在隧道测量作业中的效率。

上海汇谷岩土工程技术有限公司上海市 201108摘要：随着社会的不断发展与进步，地铁成为了城市公共交通很重要的一部分，为了确保地铁的安全运行，地铁隧道的监护非常重要。

地铁隧道投入使用后,随着环境的转换和结构的退化,地铁隧道出现了不可避免的问题，如何快速、准确、可靠地检测出各种问题并对其进行评估,提前采取各种有效措施,确保地铁的平稳运行,成为地铁运营阶段的重中之重。

本文阐述了利用三维激光扫描技术对隧道环境进行监测，对采集到的点云数据进行校正、去噪和简化，然后利用相关软件进行三维建模,获得相关数据成果，可以很好的分辨地铁隧道病害及结构变形，从而为地铁安全运行提供数据支持。

关键词：三维激光扫描技术;地铁变形；隧道检测;前言城市地铁地形复杂，线路较长，地铁隧道的变形测量及病害巡视若采用传统人工测量及人工巡视需耗费大量人力及时间，效率较低。

利用三维激光扫描技术，可以极大提高作业效率，节省大量人力成本。

隧道测量过程中，作业人员利用三维激光扫描仪，可以快速、高效、准确地获取隧道空间信息，通过后期点云处理，影像配对、影像正射数字化、影像匹配算法可以识别裂缝，漏水和管片错台等相关问题[1]。

本文研究了三维激光扫描技术在隧道测量中的应用，希望在一定程度上提高三维激光扫描技术在隧道测量作业中的效率。

1.三维激光扫描技术概述通过三维激光非接触式高速对地形或复杂物体进行几何扫描和图像数据采集，软件对点云数据和图像数据进行分析处理;转变成绝对坐标中的三维空间坐标或建立其他复杂结构、不同场景的三维模型，同时点云和各种不同的数据的输出形式可以成为空间数据库的数据源,应用程序可以满足不同的需求。

三维激光扫描技术可以在计算机中以点云的形式完全显示真实场景，因此又称真实场景再现技术[2]。

地铁工程测量中三维激光扫描技术的应用四川省成都市摘要：在我国城市化深度发展的过程中，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地铁物、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；测量点位中图分类号：U231文献标识码：A引言三维激光扫描技术是近年来得到广泛应用的技术。

这种技术又被称为“实景复制技术”，主要原理为向被扫描区域发射激光，之后根据被测量对象表面的三维坐标数据，实现对空间点位信息的采集，能够在极短时间内构建被测物体的三维影像模型。

1三维激光扫描技术的应用优势该系统的主要应用优势体现在以下几个方面：（1）测量效率较高，平均测量速度可达0.5m/s。

在某些工期紧、任务重的大型地铁工程中应用三维扫描技术，能够取得良好的测量效果。

（2）测量点密度较大。

据笔者在无锡某地铁施工项目的经验，三维激光扫描技术应用于地铁工程测量时，在选定断面之后，平均每个断面布置的采样点数量能够达到数百个，获得的数据信息更加全面且相互之间可以作为佐证。

特别是对一些环境较为复杂、作业面较大的工程项目，如果采样点数量偏少，最终得到的检测结果并不一定可靠。

（3）通过三维激光扫描方式，地铁内任意位置、任意间隔的断面图可准确、清晰地生成，有助于工作人员更加清晰地观察地铁隧道各区域的实际情况，对确定及排除安全隐患均具有不可估量的作用。

2三维激光扫描技术在地铁工程测量中的应用2.1扫描站与点云精度等级以地铁特色和扫描成果技术指标为前提，秉持“内外一致、精度区别、三架联”的扫描原则，明确后续点云精度等级信息，然后再布设扫描站共计57站，测绘过程中需要遵循下述几方面要求：（1）技术人员需要保证彼此相邻的两个扫描站之间可以达到通视水平，同时，任意两个扫描站之间的实际距离需要控制在20m范围内；（2）地铁群内外侧统一使用二等点云精度等级标准，并使用简易标靶对其进行连接处理；（3）专业技术人员绘制出详实的图纸信息，并在地铁的隔扇门窗区域使用一等点云精度等级进行扫描，在后续扫描作业期间，对三个球形标靶的最终位置进行固定，并利用类似导线测量方式中的“三架联测法”完成内外侧传递任务，通过这种扫描检测方式，可以有效减少标靶设置过程中存在的误差问题，分别在正面和侧面完成扫描任务，确保测绘数值的匹配度更高[4]。

三维激光扫描技术在隧道断面测量中的应用摘要：地下铁道工程特别是地铁隧道工程因隧道净空一般自身较小，施工地质环境与工艺复杂，特别是采用盾构法施工时，管片间错台错缝变化相对量较大，隧道后期徐变时间长且不可控与逆转，故在贯通后与运营期须进行比公路与铁路隧道更高密度的断面与特征点测量检查，以期保证行车与建筑限界不相互冲突。

随着科技发展，工程建设规模的日渐庞大，三维激光扫描技术逐渐进入地铁隧道检测中。

关键词：三维激光扫描；隧道断面测量各类型隧道工程项目竣工前都必须对项目所建隧道工程进行检查，其中最基本的一条即对隧道断面进行检测（部分顶管法施工除外），以检核其净空尺寸是否满足设计和使用功能要求。

地下铁道工程特别是地铁隧道工程因隧道净空一般自身较小，施工地质环境与工艺复杂，特别是采用盾构法施工时，管片间错台错缝变化相对量较大，隧道后期徐变时间长且不可控与逆转，故在贯通后与运营期须进行比公路与铁路隧道更高密度的断面与特征点测量检查，以期保证行车与建筑限界不相互冲突。

随着科技发展，工程建设规模的日渐庞大，三维激光扫描技术逐渐进入地铁隧道检测中。

本文仅描述三维激光扫描技术在地铁隧道贯通后在隧道断面测量中的这一功能应用，其他不作发散。

工程作业环境介绍：我司监理的某地铁工程某盾构区间贯通已有一年多，经壁后多次注浆加固和堵漏、隧道徐变自稳、隧道管片清洗后，拟准备验收移交，在此之前需再次对隧道净空断面进行测量检查。

车站内后续为移交做准备而布设的控制点已经多方测量，经检查隧道两端车站稳定，隧道贯通后洞内改建的控制点稳定，施工单位已用全站仪采集了设计单位要求测量的断面特征部位数据，第三方测量单位采用美国FARO Focus 3D三维激光扫描仪进行测量检查复核。

一、三维激光扫描技术简介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α及纵向角度观测值β，获得激光采样点的坐标：图1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，三维激光扫描检测本身优势相对较为明显。

3D激光扫描技术在地铁隧道断面收敛测量中的应用耿直【摘要】地铁隧道断面收敛测量是地铁施工和日常监护的重要内容，关系到隧道整体的稳定性和安全性。

3D激光扫描技术利用其高采样率，能提供全面、高精度的数据，为地铁施工及运营提供安全预判的直观、精确数据，具有传统测量方法难以完成的技术优势。

本文对比传统方法与3D激光扫描技术的特点，给出3D激光扫描技术在地铁隧道断面收敛测量中的应用方法，并结合具体案例，深入分析3D 扫描技术测量的内符合性和外符合性。

%Convergence measurement in subway tunnel sections is an important element of subway construction and daily monitoring, and relates to the stability and security of the whole tunnel. Three-dimensional laser scanning technology provides those involved in subway construction and operation with intuitive and accurate predictive data at a high sampling rate. In this paper, the use of 3D laser scanning technology is compared with traditional convergence measurement methods. Based on an engineering case study, the in-conformance and out-of-conformance aspects of the laser approach are analyzed in detail.【期刊名称】《上海国土资源》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】4页(P102-104,122)【关键词】变形监测;收敛测量;3D激光扫描技术;地铁隧道;安全监护【作者】耿直【作者单位】上海市地质调查研究院，上海200072; 中国地质调查局地面沉降研究中心，上海200072【正文语种】中文【中图分类】P642.26工程性地面沉降以及区域地面沉降对城市线性工程的影响，日益受到关注和重视。

三维激光扫描技术在城市轨道交通隧道断面测量中的研究发布时间：2022-07-21T03:54:02.130Z 来源：《建筑实践》2022年第41卷5期作者：王强[导读] 在城市轨道交通工程中，为顺利进行线路中心线调整和铺轨王强重庆川九建设有限责任公司摘要：在城市轨道交通工程中，为顺利进行线路中心线调整和铺轨，土建结构施工完成后，工作人员应根据实际情况测量车站、隧道段和高架桥的底板断面和结构断面。

线路中心线调整完成后，应根据调整后的中心线结果重新计算，以确保轨道建成后车辆运行边界满足要求。

传统的城市轨道交通断面测量方法主要有断面仪器法、全站仪极坐标法和摄影测量法。

这些测量方法在实际应用中可以测量的断面数量非常有限，很多测量结果不能反映隧道结构的整体情况。

关键词：三维激光扫描技术；轨道交通；隧道；断面测量1三维激光扫描技术的原理及优势分析1.1技术原理三维激光扫描技术是测绘工程行业中一种高精度、系统化、自动化的扫描技术。

它能够高效、准确地获取物体表面连续、全方位、关联、聚合的坐标数据信息和图像信息。

它是继卫星导航系统技术之后的一种新的测绘工程方法。

以激光器为材料，根据测量输出激光器反射面的时间计算出光斑射程，并根据激光反射面的特殊特性获得被测物体块的其他相关信息。

同时，通过多次测量，可以获得不同定位点的坐标信息和透射率信息，从而在短时间内获得被测物体更全面的信息，并在此基础上建立系统的三维模型。

与全站仪或卫星导航系统相比，三维激光扫描技术在数据采集效率高的领域具有显著优势，可以实现更多的测量。

这样就可以生成基于三维数据信息点的离散变量三维模型数据信息场，合理地弥补了传统测量方法的片面性和局限性。

1.2优势分析（1）测量工作效率高，测量速度大于0.5m/s。

在大中型工程项目和施工期日常任务过紧的项目中，选择三维激光扫描技术可取得显著成果；（2）测点密度大，每个断面有500多个采样点，因此获得的数据信息更全面，适合于测量自然环境复杂或工作面较大的建设项目；（3）可自行设置横截面测量间距，更适用；（4）所获得的测量结果是多方面的，并且可以获得任意间距的多个横截面。

三维激光扫描技术在地铁隧道断面测量中的应用本文在对三维激光扫描技术的作用优势分析基础上，结合工程实例，对三维激光扫描技术在地铁隧道断面测量中的具体应用进行研究。

标签：三维激光扫描技术;地铁隧道;断面测量;应用传统地铁隧道断面测量以吊铅锤法、断面仪法以及全站仪极坐标法、摄影测量法等方法为主，但是，由于这些测量方法在实际测量应用中不仅数据采样的效率较低，并且能够测量的断面数量十分有限，导致其测量结果只能对隧道断面的局部特征进行呈现，在实现大范围、高效测量分析应用中局限性十分突出。

此外，上述传统测量方法在实际测量应用中容易受人为因素影响，出现测量误差，对测量的准确性造成影响。

针对这种情况，下文通过三维激光扫描技术的测量应用优势分析基础上，结合工程实例，对其在地铁隧道断面测量中的具体应用进行研究。

1、三维激光扫描技术及其作用优势分析三维激光扫描技术作为一种新型立体扫描技术，具有高精度、高密度以及全自动等特征，在实际扫描测量应用中能够通过百万点/秒的扫描速度对测量目标进行全覆盖、高分辨率的三维激光点云数据扫描获取，以满足其扫描测量的需求，并能够根据扫描获取数据实现三维实景影像模型构建，具有较为显著的扫描测量应用优势。

三维激光扫描技术在进行地铁隧道断面测量应用中，其扫描测量的误差来源主要包括系统误差与偶然误差两种情况。

其中，系统误差是由三维激光扫描系统及仪器本身设计、制造、老化等引起的，主要表现为进行测距的精度误差与角度测量误差等;偶然误差则是一种随机误差情况，是由标靶获取以及隧道壁反射面、测量环境等因素导致。

为避免三维激光扫描技术进行地铁隧道断面测量中误差及影响，结合其扫描测量的实际情况，可以通过在测量前对三维激光扫描仪器进行检定与调校，确保测量应用仪器设备的系统误差在合理范围内，以减少对隧道断面测量的误差影响;同时，在扫描测量中也可以通过分站式扫描设站点的增加，并确保单站的扫描测量距离不超过30m，来避免因测距常数导致的误差及影响;此外，还可以通过扫描测量中将测站与标靶架设在基桩控制点上，并按照15至20m的密度进行测站以及标靶布置，在强制对中以及通过扫描前进行标靶点坐标输入等方式进行检查，以避免其误差及影响发生。

三维激光扫描技术在隧道工程测量中的应用研究隧道工程的测量是非常重要的一环，如何提高测量质量、效率和准确度一直是测量技术研究的重点。

传统的测量方法，由于其局限性，许多不足之处都逐渐暴露了出来，如易受地形影响、时间成本较高、测量准确度不够高等问题。

而随着三维激光扫描技术的不断发展，其应用在隧道工程测量中的优势日益凸显。

三维激光扫描技术是一种非接触式的测量方法，可以快速地获取目标物体的三维形态信息，实现对目标物体的快速、精确地测量。

在隧道工程测量中，三维激光扫描技术被广泛应用，可以用于隧道设计、施工监控、质量控制等方面。

以下从应用场景、优势和不足等方面，详细探讨三维激光扫描技术在隧道工程测量中的应用研究。

一、应用场景1.隧道设计隧道设计是隧道工程建设的首要步骤，必须对地质情况进行精确的掌握，提前对施工场地进行详细的勘测和评估。

采用传统的地面勘测方法，需要进行大量的地勘、地质勘测和地形复杂测量等工作，测量数据收集与处理需要较长时间，及时的数据反馈很难得到。

而三维激光扫描技术的应用可以极大地简化这一过程，快速获取隧道区域的三维数据和地质情况，为隧道设计提供更准确、更全面的数据支持。

2.施工监控隧道的施工远程监控是确保构筑物安全和追踪施工进度的有效手段。

传统的监控方法，主要依靠工程人员的人工巡检和摄像机等设备对建筑场地进行拍摄和录制。

这样操作方式需要消耗大量的时间和人力，而且仅仅是对局部区域的监控，监测的范围有限，很难对全局进行监控。

而三维激光扫描技术可以实时采集全局区域内的三维信息，将工程场地的各个角落实时映射、记录，有效地提高了监控的透明度和及时性。

3.质量控制隧道工程建设需要遵循严格的规范和标准，特别是对开挖位置、倾角、轴线和偏差等参数要求非常严格。

传统的测量方法成本高、操作效率低，并且容易出现一些人为因素导致测量结果不准确。

而三维激光扫描技术可以快速识别出工程场地的各个位置的坐标位置、轮廓面等信息，并与设计图纸进行比对，实现质量监测的自动化和数字化。

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测量中的应用现如今智能化技术不断发达，为交通测量技术提供了诸多实践性的数据。

特别是三维激光扫描技术的应用，其操作能够结合云扫描的方法进行功能优化，将不同的地理数据、测量数据呈现于勘察要求当中。

因此，地铁测量技术的运用，需结合三维激光技术进行功能优化，确保三维激光技术的优势能够被得到体现。

基于上述，本文重点分析了三维激光扫描技术的应用方法，以期为环境勘测提供发展性建议。

标签：三维；激光扫描技术；地铁；应用分析由于地底的环境较为复杂，特别是土质因素、地质结构因素都会直接影响地下空间的稳定性性能。

因此，需保障测量环节的科学性、精准性和标准性。

在实践过程中，需结合三维激光扫描技术的优势与特点，结合该技术的操作原理，对地底环境进行中心勘测，保证不同的地理环境信息予以显现，提高地铁勘测数据的有效性，这对于后期地铁的变形检测、模型建立等方法均提供了相关建议。

一、三维激光扫描技术的内涵概述（一）技术原理分析三维激光扫描技术主要结合了差分全球定位技术（Differential Global Positioning System）、激光雷达技术以及惯性导航技术（Inertial Navigation System），而INS技术能够基于软件对中心地形进行数据分析，保证地底的数据均能够在拟态化的数据链接中进行整合，从而确定地底的围岩情况、碎石的出现范围。

在此过程中，该技术还能利用对应的传感器设备对子控制器、总控制器的信息进行处理与分析，保证光学处理环境模型下的射频数据都能够得到有效的接收与回传[1]。

同时，在脉冲式和相位式的距离测试中，还能结合地底的实物的反射距离测量出地物的距离参数。

（二）数据处理的特点与技术在目前三维激光扫描技术的运用过程中，主体运用了LiDAR的技術模型，保证勘测技术能够结合数码传输设备的数据进行中心处理。

在此过程中，需将数据的处理方法与云端数据网络信息内容相互整合，进而将地铁工程所需的点阵信息、遥感数据相互统一，从而提高离散数据端程的目标价值。

地铁隧道断面收敛测量中3D激光扫描技术的应用地铁隧道断面收敛测量中3D激光扫描技术的应用摘要3D激光扫描技术的数据收集采样率较高，其在地铁隧道的断面收敛测量过程当中能够提供更加全面、可靠的精确数据，从而为地铁工程的施工方与运营方提供更加详细的判断数据，其所具备的数据测量优势是传统方法所难以企及的。

本文将主要就3D 激光扫描同传统方法的对比，分析其所具备的优势特性，而后就3D激光扫描的具体应用并结合相关的工程案例，来展开具体的分析与探讨，并测试其内、外两方面的符合性。

中国论文网/8/view-7242930.htm关键词地铁隧道；断面收敛测量；3D 激光扫描技术中图分类号U23文献标识码 A文章编号1674-6708 154-0052-03在地铁工程项目的施工作业与日常运营维护工作当中，主要的内容之一便是断面收敛测量，它将直接影响到地铁隧道的整体稳定与安全。

传统所采用的全站仪法当中，仅能够选择性的测量一部分隧道断面数据信息，无法完整性的反映出地铁隧道的实际问题状况。

而采用3D激光扫描技术则能够通过借助于采样率高的特性，为地铁隧道断面的收敛测量提供更加全面、精确的数据信息，从而使地铁隧道工程项目的施工与日常运营，能够具备有更加准确、直观的数据判断。

1 地铁隧道断面收敛测量在地铁隧道的施工及日常运营当中，往往会受到周边的地面及建筑物的扰动影响，以及在地铁隧道周边所开展的建筑工程施工与地铁隧道的内部施工、地铁列车在运行过程当中所产生的振动等各方面的综合作用，并最终致使地铁隧道产生收敛变形。

1.1 传统方法的缺陷在地铁隧道断面收敛测量中，传统的测量方法主要是通过布设导线进行坐标的传递在一个隧道管片之中分布安置数个观测站点，采用全站仪对各个观测站点的数据采取形变分析，其中也包括了收敛测量系统、传感器监测等多种方法。

但是此种方法却也存在一些缺陷漏洞以及不足之处，具体表现为：第一，在观测点的布设、测量当中，不能够精确的确保上下行测量站点与检核点处于同一水平线上，并且也不能够保障两者位于同一个平面当中，因而也就无法确保在地铁隧道断面收敛测量当中，上下行的测量站点处于同一个横断面当中。

地铁隧道测量中三维扫描技术的应用1地铁隧道变形测量地铁隧道变形测量是地铁施工和H常监护的重要内容,关系到隧道整体的稳定性和安全性。

xx属于软土质地区，软土质地区的地铁隧道在运营过程中会受到地面.周边建筑物负载及土体扰动的影响而产生变形，这种变形一般是横经变大.竖经变小，最终形成椭圆形的隧道。

变形测量系统可分为接触式和非接触式两种，目前地铁隧道的变形测量多采用非接触式测量，主要是利用全站仪对特定的断面进行扫描。

这也决定了全站仪法变形测量不能全而的反映隧道的变形情况, 而三维激光扫而技术利用其高采样率、高精度的特点，为地铁的施工及运营提供更为直观.精确的数据。

传统的方法是采用布设导线传递坐标，利用全站仪在选定的管片上均匀测出若干个固定点，再利用这些点进行变形分析。

由于其效率低、成木高，很难满足大规模的数据采集。

2三维激光扫描仪测量原理三维激光扫描仪采用脉冲测距法可以测出仪器到P点的距离S, 同时可以测出横向角度a和纵向角度6通过角度和距离即可计算出P点的坐标。

P点的三维坐标计算公式:3三维激光扫描技术的应用3.2点云数据采集为了更精准的体现隧道变形情况，要将断面坐标统一到绝对坐标中。

一般是利用隧道中现有的控制点或者重新布设控制点，控制点平而坐标通过全站仪依导线的形式测量，高程采用精密水准测量。

由于扫描角度、距离等问题，距离测站越近点云密度越大，距离测站越远点云密度越小。

同时，测量距离越远测距误差也会越大。

为了保障点云质量，测量距离一般设为15~35米。

测站尽量布设在通视条件较好的隧道中心位置，每个测站内要均匀布设3个以上黑白标靶，距离测站25~30米，且避免布设在同一直线上，然后逐站进行扫描，获取点云数据。

3.2点云数据处理点云数据处理包括数据预处理和三维建模，数据预处理包扌舌点云数据配准、数据滤波和抽稀等步骤。

预处理后的点云数据质量直接关系到三维建模的质量，所以，数据预处理非常重要。

3.2.1点云数据配准在实际作业过程中往往需要多站才能完成作业对象的扫描工作，每一站都会形成一个独立的坐标系统，点云数据配准就是为了将多个测站各自独立的坐标系统合并成一个单一的坐标系统，点云数据配准分为基于标靶拼接、基于点云拼接和基于控制点拼接。

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。

地铁测量中三维激光扫描技术的应用研究发布时间：2022-05-05T12:44:28.171Z 来源：《工程建设标准化》2022年1月2期作者：关乾旭[导读] 基于对三维激光扫描技术原理的分析，探究技术在地铁测量中的应用关乾旭中铁一局集团第五工程公司 721000摘要：基于对三维激光扫描技术原理的分析，探究技术在地铁测量中的应用，可完成点云数据采集、中轴线和纵截断面及限界测量、隧道三维建模以及管片接缝内壁渗水和裂缝识别等任务，在一定意义上可以说，三维激光扫描技术已成为地铁测量的主要应用方向。

关键词：地铁测量，三维激光扫描技术，原理，应用，展望从地铁工程建设自身来看，严格做好其工程测量工作能够在很大程度上为工程质量提供基础保证。

以往，工程建设过程中采用的测量技术耗费的人力、物力以及财力均非常多，不仅如此，还不能有效保证测量精度。

三维激光扫描技术精度与效率都很高，可在复杂多变的环境下进行自动式扫描，并在很短的时间内将匹配于线路的特征点确定下来，将此项技术应用在地铁测量作业的开展中，对于测量要求的高效满足具有显著的积极意义。

1三维激光扫描技术原理三维激光扫描遵循的其实就是激光测距原理，主要是对待测物体表面各个点的三维坐标、反射率以及颜色等相关信息进行快速而又大量的采集和扫描，该技术下，数据的采集速度能够得到可靠保证，每秒能够达到对几万点甚至是几百万点数据的高效及准确采集，在此基础上，借助于计算机执行对数据的处理任务，高效构建被测物体模型，不仅如此，外业采集数据还能以原始测量数据资源的形式为后期工作的顺利与高效开展提供重要参考依据。

分析技术原理，可主要作如下概括：在激光测距仪模块的运行支持下，对目标点P和扫描仪器中心（亦即坐标原点）的斜距S进行测量，在此过程中，还要基于对精密时钟控制编码器的有效运用，将各激光脉冲横、纵向扫描角度α以及β测量出来（图1）。

一般情况下，仪器的中心即坐标原点，激光脉冲扫描方向代表的是Y轴，由于仪器自身的位置已经确定，竖直向上的方向即为Z轴，X轴则通过右手直角坐标系来确定。