三维激光扫描技术支持下的地铁工程测量实施方法

2020-02-03赵佳楠陈瑶

价值工程 2020年2期

赵佳楠陈瑶

摘要：轨道交通的日益增多以及其运行速度的有效提升，无疑对轨道建设工程的质量提出了更高水平的要求。基于此，提出三维激光扫描技术支持下的地铁工程测量实施方法。在地物的提取与绘制基础上，完成点云数据采集，使得隧道中心线自动生成，进而实现精细三维建模。根据实验结果的对比可知，本文提出的地铁工程测量实施方法相比于传统方法而言，在测量精确度上占有较大优势，实验证明，本文方法具备较高的实用性和有效性。

Abstract： The increasing number of rail transit and the effective improvement of its running speed undoubtedly put forward higher requirements for the quality of rail construction projects. Based on this， a method of metro engineering measurement supported by 3D laser scanning technology is proposed. On the basis of ground object extraction and rendering， point cloud data collection is completed to automatically generate the center line of the tunnel， and then fine 3D modeling is realized. According to the comparison of experimental results， the metro engineering measurement implementation method proposed in this paper has a greater advantage in measurement accuracy compared with the traditional method. The experiment proves that the method proposed in this paper has higher practicability and effectiveness.

关键词：三维激光扫描;地铁;工程测量;实施方法

Key words： 3D laser scanning;subway;engineering survey;implementation method

中图分类号：TB22 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2020）02-0210-02

0 引言

最近几年，伴随国内社会经济的飞速发展，我国建筑工程的数量正在逐年增长，而工程测量是确保建筑工程项目正常实施的基础条件。传统的工程测量需要花费较多的人力、物力成本，且不能完全保证测量的精准度。地面三维激光扫描技术具备效率高、精准度较高等一系列优势，将其应用于工程测量中，可以显著提高工程测量的精准度。

1 三维激光扫描技术支持下的地铁工程测量实施方法

1.1 点云数据采集

隧道基准面的建立需要围绕点云数据进行一系列的解析，利用点云数据的处理结果完成有效转换，推动其在相关坐标中形成较为理想的实施效果，特别是对于高程、边界点等关键数据信息而言[1]，更需加以重点关注，为后续隧道土方量的计算提供更为准确的数据信息。本文的测量方法遵循国家标准城市轨道交通应用工程建设的测量规范。在地铁隧道（地下空间）的实际测量过程中，对于每一个测量工程而言，均需确保具备三个以上的控制点，利用三维激光扫描获取控制点的具体坐标。除此之外，在地铁控制点的上部铺设一个大靶球，瞄准控制点，用于获取大靶球中心点的具体坐标，有助于坐标轴的转换。另外，在地面扫描仪两两测站之间设置2个以上的离靶球，确保相邻两个站点都能够全部被扫描，有利于数据拼接。本文依据扫描过程中两两测站中的靶球能够准确地对多个测站的点云数据进行有效拼接，安装中间测站作为整体标准站，之后利用点云数据处理软件完成相关拼接即可[2]。具体流程参见图1。

1.2 地物的提取与绘制

借助三维激光扫描原理对地物进行提取和绘制，其原理参见图2。地物提取指的是针对地铁建筑特征點的有效提取，是通过地面三维激光扫描后有关处理软件在处理后的点云数据中对建筑周角/点、隧道中心点等数据进行人工提取，以一定格式输出以后，导入大比例尺数字测绘软件中完成绘制。

1.3 隧道中心线生成

按照相关建设行业的实施标准及其有关资料，隧道中心线是实施截面控制的前提条件，同时其数据准确程度更是会直接影响到后期点云分析的精确度。首先，利用隧道相关数据，即隧道设计平面和垂直/水平曲线数据（通过三维激光扫描技术获取）[3]，完成隧道中心线一系列数据信息的即时获取。垂直曲线指的是纵断面上临近两条纵向线的相交处，为了行车顺利而连接的纵坡线曲线;水平曲线指的是直线转弯处的连接曲线。

1.4 精细三维建模

通过地面三维激光扫描技术获取到地铁建筑三维的有关点云数据和影像数据，制作出高级别的精细三维模型，以及真实的三维尺寸场景[4]。利用图像纹理的映射作用自动生成彩色三角网面片[5]，使其对应每一张照片的分模，模型整体利用多个彩色三角网面片，通过边缘的锐化处理，并借助两个以上模型面片间的遮掩来解决纹理间不对等接缝的问题，使多个彩色模型三角网面片形成一个标准的真实彩色三维模型。

2 工程实验与效果分析

为了更加清楚、直观的看出本文设计的三维激光扫描技术支持下的地铁工程测量实施方法的实际应用效果，特与传统的地铁工程测量实施方法进行对比，对其测量的精准度进行比较。

2.1 实验准备

为保证试验的准确性，将两种地铁工程测量实施方法置于相同的试验环境之中，进行测量精准度试验。

2.2 实验结果分析

试验过程中，通过两种不同的地铁工程测量实施方法同时在相同环境中进行工作，分析其测量精准度的变化。工程效果对比如图3所示。

根据实验结果的对比可知，本文提出的地铁工程测量实施方法相比于传统方法而言，杂测量精确度上占有较大优势，实验证明，本文方法具备较高的实用性和有效性。

3 结束语

本文对三维激光扫描技术支持下的地铁工程测量实施方法进行分析，根据三维激光扫描技术的原理，对地铁工程测量实施方法进行优化，实现本文设计。实验论证表明，本文设计的方法具备极高的有效性。希望本文的研究能够为三维激光扫描技术的应用以及地铁工程测量提供一定理论依据。

参考文献：

[1]罗显圣.工程测量中地面三維激光扫描技术的应用探析[J].工程技术研究，2019，4（7）：50，55.

[2]刘小云.地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用研究[J].信息系统工程，2019，45（5）：103.