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

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。

三维激光扫描在地铁隧道变形监测中的应用浅析摘要：三维激光扫描技术应用于地铁监测，不仅可以减轻人员劳动强度，缩短作业时间，而且扫描得到的点云数据经数据处理及建模后可以得到隧道内部的整体变化信息，弥补了传统监测方法的不足，本文主要介绍了三维激光扫描应用于地铁监测的基本思路。

关键词：三维激光扫描隧道收敛变形三维模型随着全世界范围内的城市化进程，城市经济不断的发展，城市区域不断的扩大，城市人口迅速增长。

预计2015年我国城市人口将首次超过农村人口，达到7亿，伴随城市人口增多，机动车数量也迅速攀升，目前全国机动车保有量已超过2亿，大中城市都面临巨大的交通压力。

为缓解交通压力，全国已有25个超大城市或特大城市已经在建设或者在筹备建设自己的轨道交通系统，轨道交通具有运量大、速度快、噪音小、污染少、能耗低等优点，将成为特大城市公共交通的骨干，大中城市的主要公共交通方式。

轨道交通包括了地铁、轻轨、空中轨道列车、有轨电车和磁悬浮列车等。

本文主要论述地铁运营监测的相关内容。

1．引言地铁建设完成之后，由于复杂的地质地理因素，在一定时间内，可能会有线路既有结构的的沉降、弯曲和扭曲变形、开裂，变形缝的扩展和错动，造成结构性能指标的下降。

结构变形严重时，可能会引起结构与道床的剥离、轨道设备几何形位的改变。

地铁隧道收敛变形即指地铁隧道在营运过程中,由于受到地面、周边建筑物负载及土体扰动、隧道周边工程施工及隧道工程结构施工、地铁列车运行振动等,对隧道产生综合影响而造成隧道变形。

对新建线路的运营监测就是为了掌握和了解地铁隧道的平面位移和竖向位移情况，为地铁维护提供有效数据，保证运营安全；将监测数据反馈设计，也能为今后改进地铁设计提供依据。

传统的隧道监测，是设置一定间隔的监测点，通过监测点的变形，来获得隧道的变形数据，这种监测方法，无法达到监测点的全覆盖，可能会遗漏部分变形区域，留下安全隐患。

三维激光扫描仪使测绘从传统的单点采集数据变为密集、连续的自动获取数据，大大地增加了信息量，提高了工作效率和监测质量。

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。

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。

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。

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。