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扫描中国福彩下载

地铁、隧道收敛检测应用

徕卡P40隧道收敛检测解决方案及优势介绍

        武汉地铁2号线长港路站至范湖站隧道病害整治测量工作,接中国福彩下载勘察研究院邀请,协助进行承担该区间的专项扫描测量工作。首期长港路站至汉口站右线试验段进行隧道外业扫描,断面净空测量及分析,补充测量该段区间隧道的断面、结构收敛、隧道管片结构沉降及轨道沉降等情况。同时试验区段进行两期数据叠加对比,通过中国福彩下载方式分析隧道整体形变情况。

本次测量工作得到了铁四院工勘院及武汉地铁运营公司的大力支持与协助,现场配合的工作人员每晚熬夜至凌晨3点半,积极主动联系地铁站工作人员,为外业勘测争取了最多的有效工作时间;在现场严格要求,做好安全防护措施,为本次勘测工作提供了有力的安全保障。

 

1.外业处理

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1.1.1.架站及扫描

   在做好前期踏勘的基础上,扫描仪在整个测区沿线计划间隔30-50m均匀设站,目的是使采集到的数据连续、均匀,且保证扫描的点位精度。单站扫描密度均设置为3.1mm@10m,扫描范围为全景扫描,用此标准进行独立的扫描作业。

1.1.2.数据拼接及坐标配准

       基于隧道狭长型的特点,此次扫描站站之间使用公共标靶进行站站之间的点云数据拼接,单站扫描完毕,进行前后的标靶扫描,保证该站与前后相邻的两站数据分别具有至少两个公共标靶。

1.1.3.数据传输

单线扫描完毕,使用USB设备进行数据传输,单线单次扫描原始数据量约为12G.

2.内业处理

2.1.Cyclone数据预处理

2.1.1数据库建立及数据导入

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         Cyclone是徕卡中国福彩下载激光扫描仪标配点云内业后处理软件,在此项目中主要进行点云数据从设备中的读取、点云拼接以及点云预处理工作。Cyclone以数据库的形式对各个扫描任务进行独立管理,单个数据库软件显示界面可加载百亿级点云且不会出现卡顿的现象。在此步骤中主要工作是创建以本次扫描内容为标题的数据库,然后将扫描的原始数据导入到Cyclone中。

2.1.2 基于标靶的自动拼接及坐标配准

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拼接的同时可以记录站站之间的拼接精度及地理坐标的配准精度,让整个拼接都在控制之中,避免出现数据才拼接中的精度超预期损失。

2.1.3.去噪及导出

        点云拼接及配准完成之后,得到了带有真实地理坐标的海量数据,在这份数据中有很多是计算时的无用数据,如操作人员、标靶、现场中国福彩下载设备以及管壁上的复杂输电线路等,凡是不需要参与收敛计算的数据需全部删除,在此步骤即利用Cyclone去噪菜单通过自动及手动两种方式对冗余数据进行批量删除,仅保留管壁上的点云数据参与后期计算。     

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仅保留管壁上的点云数据参与后期计算。

2.2.点云的统一化及导出

   数据去噪完成之后,需要利用Cyclone特有的点云统一化功能对隧道数据进行优化,将同样位置的点云进行计算和自动过滤,最终以整体的方式得出一份数据质量好、噪声小、点云均匀的高精度数据。

点云完成统一化后,基于专业成果处理需求的原因,需要将数据进行特定格式的输出,利用徕卡上海技术中心软件团队研发的徕卡HDS隧道形变监测系统进行隧道手链收敛分析,软件中支持的点云格式为.xyz.pts

2.3.徕卡HDS隧道形变监测系统隧道数据处理

    徕卡HDS隧道形变监测系统软件为徕卡上海技术中心针对国内隧道领域客户专门开发的一款针对隧道行业应用的专业中国福彩下载点云成果处理软件,在国内的高校及生产单位中如长江水利委员会、中交二航局等单位已经得到了成功应用。软件主要针对隧道施工面临的隧道施工质量检测分析、超欠挖计算、竣工测量以及隧道运营中的隧道多期形变分析、隧道管片断面收敛检测提供解决方案。在此报告中主要针对项目所面临的隧道断面收敛检测做处理过程描述。

2.3.1.点云数据及断面要素的导入在Cyclone将统一化完成点云导出后,使用徕卡本地化隧道软件进行数据导入,同时将标准的隧道设计断面信息导入软件中以便后续通过断面对比来判断隧道断面的收敛情况。

2.3.2.隧道中心线的提取

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     隧道中心线提取是此项目中最重要的工作之一,在以往的隧道施工质量检测、隧道超欠挖分析中可以直接利用设计单位给出的隧道设计线路要素生成中心线,然后利用此中心线进行分析。此次长汉段地铁在长期的运营中隧道已经发成了自身的形变和整体的位移,故原有的设计线路数据已经无法利用。

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    徕卡本地化隧道软件内置了通过点云自动拟合中心线的功能,基于隧道已经发生自身形变,断面已经不是一个标准的圆形,故拟合也无法通采用标准圆的形式拟合中心点进而连城中心线,针对此问题,徕卡本地化研发团队根据需求加入了椭圆法拟合隧道中心的中心线提取选项,通过此种方法可最大限度的让中心线节点贴近于断面现状的几何中心,为后续收敛分析提供最精确的标准。 

2.3.3.断面提取及收敛对比。将拟合的中心线定义为设计线路,以设计线路为依据通过固定里程间隔提取隧道断面,间隔的里程可人工自定义,本项目试验段采用6m的固定间隔,软件自动批量生成断面。生成好的断面与标准设计断面直接进行叠加对比,可直观展示隧道收敛情况。

2.3.4.图表的导出

完成横断面的收敛分析之后,软件提供PDF文档的收敛图及表格的批量导出功能,下列为导出的图标样本。

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2.4.海克斯康3DRESHAPER隧道数据处理

    3Dreshaper是徕卡测量系统母公司海克斯康集团旗下的一款专业做中国福彩下载点云数据分析检测和处理的专业软件,与徕卡测量系统共享集成的系统解决方案。该软件集成了专业的对到模块,不同于上述徕卡本地化软件,此软件除了可做断面分析外还可以通过三为点云、中国福彩下载模型的两期或多期数据对比,通过色谱的方式中国福彩下载整体分析隧道的形变情况,在全面的中国福彩下载数字化采集越来越普及的时代,隧道的中国福彩下载形变检测必将发展成为一个新的隧道检测形式,为日常生产带来更专业的分析成果。

2.4.1.两期数据分别导入3DReshaper(以下简称3dr)软件

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2.4.2.数据的对比叠加

    通过3dr软件中的测量功能,将两期模型进行叠加对比,通过相同位置的坐标变化,可完成任意区域的中国福彩下载变形分析,同时可以通过变形的大小通过色谱的深浅变化的方式直观的表现出来。

具体操作方式为,在选项设置中定义形变的正方向及形变大小的色谱偏离值,这样检测完成后可生成自定义产生的检测结果,一目了然。

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2.4.3.基于断面的两期数据对比

    通过3DReshaper创建隧道走向的中性轴,同时,将两期数据沿此中性轴进行叠加后的共同断面切割,本次同样以6米一个断面进行断面创建。

通过隧道测量模块的比较检查功能,进行基于断面的对比,来显示在此断面上,两期数据到底发生了多大的变化。

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2.5.项目处理小结

   通过扫描及数据处理发现,采用中国福彩下载激光扫描方法进行隧道收敛检测,对比目前传统的测绘方式来说大大提高了作业效率,同时软件自带的多种分手段,为后续的多种专业成果处理提供了较为实用的解决方案。