地鐵涵蓋城市地區(qū)各種地下與地上的路權(quán)專(zhuān)有、高密度、高運(yùn)量的城市軌道交通系統(tǒng),已成為繁忙都市中主要的通勤工具。截止2017年底上海的地鐵長(zhǎng)度成為全球之最，它每天輸送著千萬(wàn)人次的客流，是整個(gè)城市的動(dòng)脈，如此重要的城市‘器官’，隧道建成后，如果出現(xiàn)問(wèn)題，受沿線建設(shè)施工項(xiàng)目、地質(zhì)條件、材料性能劣化等綜合因素的影響，導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲漏水(泥)、襯砌裂損及混凝土掉塊等典型病害。隧道病害必須及時(shí)檢測(cè)并加以治理，否則會(huì)影響地鐵的正常運(yùn)營(yíng)，甚至引發(fā)風(fēng)險(xiǎn)事件或事故。

2012年上海巖土工程勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)上勘院)引進(jìn)FARO系列三維激光掃描儀，自主開(kāi)發(fā)適用于地鐵隧道的數(shù)據(jù)處理軟件和作業(yè)方法，已開(kāi)展高精度幾何測(cè)量、激光反射率影像、病害信息調(diào)查和BIM建模等工程應(yīng)用，為地鐵隧道提供一種高精度、高效的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。

上勘院FARO系列三維激光掃描儀

地鐵隧道適合的掃描方法

三維激光掃描技術(shù)又被稱(chēng)為實(shí)景復(fù)制技術(shù)，是測(cè)繪領(lǐng)域繼GPS技術(shù)之后的一次技術(shù)革命。它突破了傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量方法，具有高效率、高精度的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。三維激光掃描技術(shù)能夠提供掃描物體表面的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，因此可以用于獲取高精度高分辨率的數(shù)字地形模型。

自主研發(fā)的自由設(shè)站靜態(tài)掃描和車(chē)載移動(dòng)掃描技術(shù)，無(wú)需靶球拼接和控制測(cè)量，極大地提高了數(shù)據(jù)采集效率。其中：靜態(tài)掃描速度500m/h，移動(dòng)掃描速度1500m/h，外業(yè)操作人員2-3人。FAROFocus3DX330掃描儀設(shè)備輕便，操作簡(jiǎn)單，掃描速度高達(dá)976000點(diǎn)/秒，很好的滿足了隧道掃描作業(yè)的需求。

三維掃描數(shù)據(jù)提取隧道軸線及斷面切片

高精度的幾何測(cè)量成果

一次掃描即可獲取隧道結(jié)構(gòu)的水平直徑、全斷面收斂、錯(cuò)臺(tái)、凈空斷面等多類(lèi)幾何測(cè)量成果。經(jīng)38km的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證，F(xiàn)AROFocus3DX330掃描儀所獲取的隧道水平直徑精度可達(dá)±3mm，并實(shí)現(xiàn)了隧道襯砌環(huán)測(cè)量的逐環(huán)覆蓋。三維掃描數(shù)據(jù)提取隧道軸線及斷面切片。

高分辨的激光反射率影像及應(yīng)用

利用FAROFocus3DX330掃描儀獲取的激光反射率信息，經(jīng)投影解算后生成隧道內(nèi)壁激光反射率影像，影像分辨率優(yōu)于5mm，可直接量取幾何尺寸。基于高分辨率的激光反射率影像，開(kāi)展典型病害判讀和附屬設(shè)施調(diào)查。

隧道掃描的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)

隧道BIM建模應(yīng)用

利用掃描獲取的幾何測(cè)量和影像成果，建立隧道真實(shí)尺寸和紋理的BIM模型，服務(wù)于地鐵隧道的安全運(yùn)營(yíng)管理。

基于掃描數(shù)據(jù)的隧道BIM建模與三維漫游應(yīng)用

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