趙佳楠 陳瑤

摘要：軌道交通的日益增多以及其運(yùn)行速度的有效提升，無(wú)疑對(duì)軌道建設(shè)工程的質(zhì)量提出了更高水平的要求。基于此，提出三維激光掃描技術(shù)支持下的地鐵工程測(cè)量實(shí)施方法。在地物的提取與繪制基礎(chǔ)上，完成點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集，使得隧道中心線自動(dòng)生成，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精細(xì)三維建模。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比可知，本文提出的地鐵工程測(cè)量實(shí)施方法相比于傳統(tǒng)方法而言，在測(cè)量精確度上占有較大優(yōu)勢(shì)，實(shí)驗(yàn)證明，本文方法具備較高的實(shí)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.

關(guān)鍵詞：三維激光掃描;地鐵;工程測(cè)量;實(shí)施方法

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

中圖分類號(hào)：TB22? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）02-0210-02

0? 引言

最近幾年，伴隨國(guó)內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)建筑工程的數(shù)量正在逐年增長(zhǎng)，而工程測(cè)量是確保建筑工程項(xiàng)目正常實(shí)施的基礎(chǔ)條件。傳統(tǒng)的工程測(cè)量需要花費(fèi)較多的人力、物力成本，且不能完全保證測(cè)量的精準(zhǔn)度。地面三維激光掃描技術(shù)具備效率高、精準(zhǔn)度較高等一系列優(yōu)勢(shì)，將其應(yīng)用于工程測(cè)量中，可以顯著提高工程測(cè)量的精準(zhǔn)度。

1? 三維激光掃描技術(shù)支持下的地鐵工程測(cè)量實(shí)施方法

1.1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集

隧道基準(zhǔn)面的建立需要圍繞點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的解析，利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理結(jié)果完成有效轉(zhuǎn)換，推動(dòng)其在相關(guān)坐標(biāo)中形成較為理想的實(shí)施效果，特別是對(duì)于高程、邊界點(diǎn)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息而言[1]，更需加以重點(diǎn)關(guān)注，為后續(xù)隧道土方量的計(jì)算提供更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。本文的測(cè)量方法遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)城市軌道交通應(yīng)用工程建設(shè)的測(cè)量規(guī)范。在地鐵隧道（地下空間）的實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，對(duì)于每一個(gè)測(cè)量工程而言，均需確保具備三個(gè)以上的控制點(diǎn)，利用三維激光掃描獲取控制點(diǎn)的具體坐標(biāo)。除此之外，在地鐵控制點(diǎn)的上部鋪設(shè)一個(gè)大靶球，瞄準(zhǔn)控制點(diǎn)，用于獲取大靶球中心點(diǎn)的具體坐標(biāo)，有助于坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)換。另外，在地面掃描儀兩兩測(cè)站之間設(shè)置2個(gè)以上的離靶球，確保相鄰兩個(gè)站點(diǎn)都能夠全部被掃描，有利于數(shù)據(jù)拼接。本文依據(jù)掃描過(guò)程中兩兩測(cè)站中的靶球能夠準(zhǔn)確地對(duì)多個(gè)測(cè)站的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行有效拼接，安裝中間測(cè)站作為整體標(biāo)準(zhǔn)站，之后利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件完成相關(guān)拼接即可[2]。具體流程參見(jiàn)圖1。

1.2 地物的提取與繪制

借助三維激光掃描原理對(duì)地物進(jìn)行提取和繪制，其原理參見(jiàn)圖2。地物提取指的是針對(duì)地鐵建筑特征點(diǎn)的有效提取，是通過(guò)地面三維激光掃描后有關(guān)處理軟件在處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中對(duì)建筑周角/點(diǎn)、隧道中心點(diǎn)等數(shù)據(jù)進(jìn)行人工提取，以一定格式輸出以后，導(dǎo)入大比例尺數(shù)字測(cè)繪軟件中完成繪制。

1.3 隧道中心線生成

按照相關(guān)建設(shè)行業(yè)的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)及其有關(guān)資料，隧道中心線是實(shí)施截面控制的前提條件，同時(shí)其數(shù)據(jù)準(zhǔn)確程度更是會(huì)直接影響到后期點(diǎn)云分析的精確度。首先，利用隧道相關(guān)數(shù)據(jù)，即隧道設(shè)計(jì)平面和垂直/水平曲線數(shù)據(jù)（通過(guò)三維激光掃描技術(shù)獲取）[3]，完成隧道中心線一系列數(shù)據(jù)信息的即時(shí)獲取。垂直曲線指的是縱斷面上臨近兩條縱向線的相交處，為了行車順利而連接的縱坡線曲線;水平曲線指的是直線轉(zhuǎn)彎處的連接曲線。

1.4 精細(xì)三維建模

通過(guò)地面三維激光掃描技術(shù)獲取到地鐵建筑三維的有關(guān)點(diǎn)云數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)，制作出高級(jí)別的精細(xì)三維模型，以及真實(shí)的三維尺寸場(chǎng)景[4]。利用圖像紋理的映射作用自動(dòng)生成彩色三角網(wǎng)面片[5]，使其對(duì)應(yīng)每一張照片的分模，模型整體利用多個(gè)彩色三角網(wǎng)面片，通過(guò)邊緣的銳化處理，并借助兩個(gè)以上模型面片間的遮掩來(lái)解決紋理間不對(duì)等接縫的問(wèn)題，使多個(gè)彩色模型三角網(wǎng)面片形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的真實(shí)彩色三維模型。

2? 工程實(shí)驗(yàn)與效果分析

為了更加清楚、直觀的看出本文設(shè)計(jì)的三維激光掃描技術(shù)支持下的地鐵工程測(cè)量實(shí)施方法的實(shí)際應(yīng)用效果，特與傳統(tǒng)的地鐵工程測(cè)量實(shí)施方法進(jìn)行對(duì)比，對(duì)其測(cè)量的精準(zhǔn)度進(jìn)行比較。

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，將兩種地鐵工程測(cè)量實(shí)施方法置于相同的試驗(yàn)環(huán)境之中，進(jìn)行測(cè)量精準(zhǔn)度試驗(yàn)。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)兩種不同的地鐵工程測(cè)量實(shí)施方法同時(shí)在相同環(huán)境中進(jìn)行工作，分析其測(cè)量精準(zhǔn)度的變化。工程效果對(duì)比如圖3所示。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比可知，本文提出的地鐵工程測(cè)量實(shí)施方法相比于傳統(tǒng)方法而言，雜測(cè)量精確度上占有較大優(yōu)勢(shì)，實(shí)驗(yàn)證明，本文方法具備較高的實(shí)用性和有效性。

3? 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)三維激光掃描技術(shù)支持下的地鐵工程測(cè)量實(shí)施方法進(jìn)行分析，根據(jù)三維激光掃描技術(shù)的原理，對(duì)地鐵工程測(cè)量實(shí)施方法進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)本文設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)論證表明，本文設(shè)計(jì)的方法具備極高的有效性。希望本文的研究能夠?yàn)槿S激光掃描技術(shù)的應(yīng)用以及地鐵工程測(cè)量提供一定理論依據(jù)。

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