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移动式三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用

谢龙兴
  
安家(建筑与工程)
2022年23期
深圳市建设综合勘察设计院有限公司 518110

摘要:在地铁运营环节中,通过加强对地铁隧道变形情况的监测,可以确保地铁能够稳定、可靠、安全地运行,为此,现以“移动式三维激光扫描技术”应用为例,首先,在该技术的应用背景下,完成对移动式三维激光扫描系统的构建;其次,从数据采集基本流程、数据处理与分析两个方面入手,加强对数据采集处理与成果分析;最后,将移动式三维激光扫描系统应用于具体的工程实践中。结果表明:本文所提出的移动式三维激光扫描技术应用方案激动地提高了地铁隧道变形监测结果的全面性、可靠性,完全符合相关监测精度相关标准和要求。希望通过这次研究,为相关技术人员提供有效的借鉴和参考。

关键词:移动式;三维激光扫描技术;地铁隧道变形;监测;应用

城市地铁交通属于人们在日常出行中常用的交通工具,传统监测方法存在监测效率低下、监测工作量多、监测结果不全面等问题,而移动式三维激光扫描技术的应用可以很好地解决以上问题,通过利用该技术不仅可以实现对隧道结构点云的大面积、高效化获取和整理,还能简化监测流程,提高监测效率,保证监测结果的全面性和完整性。因此,为了提高地铁运营安全,如何将移动式三维激光扫描技术科学地应用于地铁隧道变形监测中是技术人员必须思考和解决的问题。

1移动式三维激光扫描系统概述

移动式三维激光扫描技术在实际运用中,主要采用了激光扫描测量法,对被测对象的坐标数据进行快速获取,从而突破传统测量方式的局限性。在该技术的应用背景下,所构建的移动式三维激光扫描系统,该系统将轨道小车平台作为主要载体,将集成CNSS导航单元与DMI定位定姿系统、电源供电系统、激光扫描仪等设备进行有效地组合所形成。通过利用该系统,可以实现对地铁结构健康检测平台的组建,有利于保证所有传感器数据传输的同步性和高效性,便于工作人员全面化采集和高效化地获取地铁隧道结构信息数据。

2数据采集处理与成果分析

在全面控制各个同步单元的基础上,通过利用人工推扫的方式,对高精度点云数据的高校化获取和整理,避免因地铁隧道过窄而影响外业采集工作的开展[1]。通过利用该系统,可以实现对内部表面数据的一次性采集和全面化获取,并对这些数据进行自动化处理,从而快速得到地铁隧道错台、限界、裂缝、渗漏水等结构变化信息。

2.1数据采集基本流程

该系统具有集成化程度高、自动化水平高等特点,在对外业数据进行采集期间,需要为三名作业人员配备相应的系统,确保数据采集速度达到5km/h,有效地避免了传统监测效率低下问题,使得数据获取效率得以大幅度提升。

2.2数据处理与分析

当数据采集工作结束后,需要做好对高精度点云数据的预处理,确保点云空间位置信息得以快速化恢复,同时,还要利用点云处理软件,全面地处理和分析所获得的点云数据。然后,根据主要数据处理相关标准和要求,利用移动式三维激光扫描系统,实现对地铁隧道变形相关数据的一次性采集和全面化监测[2],有效地克服和避免传统监测方法结果单一、监测低效等问题。隧道变形主要是指地铁隧道在实际运营中,由于受到四周环境负载过大以及地质条件改变等因素的不良影响出导致隧道结构出现严重变形,其变形信息主要包含错台形变、净空超限、渗漏水等。环片收敛变形主要是指通过利用点云处理系统,对环片接缝信息进行自动化识别,并从环片距离两侧的6cm位置处获取相应的椭圆信息[3],为后期模拟处理点云数据提供重要的数据支持,最后,还要采用逐环计算的方式,精确地计算出点云所对应的水平直径。

3工程应用

“某城市地铁一号线”工程在实际建设中,其地铁线路总长度达到70km,通过利用移动式三维激光扫描系统,所获取的原始点云数据量达到了600GB。通过利用后处理软件,对负责处理点云数据的车站区间进行划分,使其被划分为多个子区间[4],然后,做好对这些子区间的全面化处理和分析。与传统监测方法相比,在移动式三维激光扫描系统的应用背景下,可以实现对最终监测分析与成果的一次性输出,极大地降低了工作量[6],提高了监测效率和效果。

在移动式三维激光扫描系统的应用背景下,为了更好地验证监测结果的精确性和正确性,需要将其与传统监测方法所获得监测结果进行复测对比分析。复测方法具体操作内容如下:地铁隧道内的含有大量的CPHI控制点,通过利用这些控制点,选出复测处理的所有环片,然后,利用全站仪精确地测量出所有环片所对应的15个监测点坐标值,接着,根据对15个监测点坐标值进行重新拟合处理[6],使其被拟合处理为椭圆,从而获得所有环片的水平收敛值。通过利用地铁隧道变形系统,不仅可以实现对相关数据的高效和采集,还能保证最终监测结果的精确度,完全符合地铁隧道监测相关标准和要求,同时,还能实现对监测成果类型的扩展和丰富,实现了一次监测全面分析的目标,为后期构建智慧型地铁大数据管理平台提供重要数据支持。

结束语:

综上所述,本文根据移动式三维激光扫描测量相关原理,引入了一种功能强大、实用性强的移动式三维激光扫描系统,提出了一套系统、完善的地铁隧道变形监测方案,并将该方案科学有效地应用于具体的工程实践中,有效地克服了传统监测方法存在的弊端和缺陷。同时,从外业数据采集、内业数据处理、数据分析等环节入手,将最终监测结果与传统检测结果进行全面地分析和对比,发现移动式三维激光扫描系统不仅可以提高地铁隧道变形监测效率和效果,还能对地铁运营起到一定的安全保障作用,完全符合监测精度相关标准和要求。

参考文献

[1]成枢,查天宇,黄小斌,等.移动式三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用[J].测绘地理信息,2021,46(5):13-16.

[2]陆培庆,唐超.移动式三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用[J].测绘通报,2020(5):155-157,160.

[3]夏金周.移动式三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用研究[D].江苏:东南大学,2019,24(07):35-38+34.

[4]段伟,王敏,冯耀.移动式三维激光扫描系统在轨道结构变形分析的应用[J].现代测绘,2021,44(4):11-14.

[5]张丽,丛晓明,赵生良.移动三维激光扫描技术在隧道结构监测中应用[J].测绘通报,2020(8):153-156.

[6]刘晓曼.基于激光扫描的地铁隧道变形测量与分析研究[D].四川:西南交通大学,2018,7(09):621-631.

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