拓普康商贸GLS-2000应用于地铁隧道扫描

  • 时间: 2016-04-12 09:27:49
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1. 项目背景:

  随着当前社会经济技术的高速发展,我国的地下铁路技术也在朝着更快、更高、更强的方向前进。地铁修建的过程中隧道工程是不可缺少的重要项目,由于不同地区的地势情况不同,因此也对隧道结构的动力稳定性提出了更高的要求。三维激光扫描技术的出现无疑是将隧道工程中的目标与要求得以实现。三维激光扫描仪不仅可以快速、高效的获得点云数据,得到隧道内部的数据信息,而且可以承受外界环境的各种影响,从而高效的完成隧道内部主体结构的建模以及可以提供后期的监测、断面图提取等多项任务所需的基础数据。

  由于天津地势的复杂性,地下水位较高,地质岩层较软,所以地铁隧道的结构为柱状结构。我公司与中铁某局合作,使用最新GLS-2000三维激光扫描仪对天津地铁5号线进行三维数字化扫描,保证了采集数据的真实性与准确性。

2. 扫描对象:天津在建地铁5号线(某段)隧道内部(附平面图)

3. 设备介绍:

   拓普康GLS-2000三维激光扫描仪,整个采集过程为非接触式

   扫描速度:120000点/秒

   每站测量2-5分钟

  扫描精度:150m处±2mm

   分辨率:10m内3.1mm

   最大扫描距离:500米

   扫描视角范围:水平360°垂直270°

   内置相机:双相机(广角/长焦)单幅照500万像素

4. 项目实施

外业工作如下:

  (1) 仔细观察扫描现场,根据相关人员提供的需要,选取架站位置。

  (2) 在选好的架站位置架设三维激光扫描仪,根据客户需求,选择扫描的密度,对待测区域进行扫描。

  (3)首站是利用后方交会法进行扫描,同时获得测站坐标数据,作为一个已知点。

  (4)其他测站利用后视定向法进行扫描。通过使用后视法来布置扫描站数,使用标靶坐标进行拼接,并将测站已知点和标靶连接点进行匹配。

扫描现场照片

内业处理:

  1、数据导入TOPCON ScanMaster点云处理软件,对扫描数据进行拼接 。(ScanMaster软件可以依据点云提取特征线,快速分离区域数据和噪声点,极大地提高了去噪的效率。)

拼接后的隧道主体结构

  2、数据导入岩石科技T3D点云隧道断面处理软件,对扫描数据进行处理 。(附图)

 

5. 总结:

  GLS-2000三维激光扫描仪突破了以往扫描仪采用靶球拼接(隧道狭长环境不适合靶球摆放,导致拼接距离短、精度差、效率差、质量不高),依托拓普康扫描仪全球领先的扫描角精度,可以做到像全站仪一样操作简单,有效提高了外业测量人员的工作效率,具体如下:

  1)采用后视定向法对棱镜进行扫描,可直接利用隧道导线点作为起点,快速对沿线进行换站扫描,简洁的换站方式,100-200的换站距离,使得拓普康扫描仪具备高效的特点,轻松实现业界领先;

  2)采用后方交会的方法进行数据采集,将扫描任务和内业处理做到最简化操作,提高了扫描仪拼接使用效率;

  3)实践证明,采用后方交会作业方式,在两个控制点的棱镜的位置与测站位置几乎一条直线的情况下,所扫描的数据和已知点对比精度也在亚毫米级范围内,突出体现了拓普康扫描仪高精度为测量而生的特点;

  4)可以同时采用后方交会与后视定向两种方法结合的形式进行扫描工作,适合各种复杂的施工环境;

  5)GLS-2000三维激光扫描仪具有短程(130m)、中程(350m)、远程(500m)三种可选型号,可满足不同预算的需求;

  6)扫描对象可以根据需要选择靶标或棱镜,其中大靶标可至200米,棱镜可至100米,有效提高了换站距离,同时高达6秒的扫描角精度,使得换站方式得以快速实现;

  7)GLS-2000三维激光扫描仪还具有强大的点云拼接软件ScanMaster,可通过联结点进行点云拼接,能够快速去除噪声点,同时可以获得后方交会法中各个测站的点位坐标,简化了再进行全站仪打点测坐标的过程,也便于数据的整理。对于监测以及隧道断面图的绘制等后续工作提供了极大地便利条件,弥补了传统测量方法的弊端。

附:扫描仪演示现场照片

 

  北京拓普康商贸有限公司(简称拓普康商贸)是日本拓普康总部和中国拓普康科技工厂中国区域总代理,有20多年独家推广和销售拓普康日本产品的历史和经验。公司专门成立3D业务部负责日本拓普康三维&BIM测量产品(包括岩鹰无人机、GLS-2000三维激光扫描仪、LN-100 /DS-200i BIM放样机器人、IP-S2/S3三维移动测量车等)。