三位激光扫描在局部站场沉降中的应用
地铁工程测量中三维激光扫描技术的应用
地铁工程测量中三维激光扫描技术的应用摘要：三维激光扫描技术可以实现非接触式测量，适应复杂施工环境下的测量作业，测量精度高，对地铁工程地下工作环境适应性强。
本文结合某地铁工程项目，简要介绍了三维激光扫描技术的原理和优点，并具体研究了三维激光扫查技术在地铁工程测量中的应用。
关键词：地铁工程测量；三维激光扫描技术；应用导言在中国城市化深入发展的过程中，城市轨道交通系统已成为城市基础设施的重要组成部分。
在轨道交通系统中，地铁无疑占据着头部的位置。
这是因为当运营轨道建在地下时，在绝大多数情况下（除了强降雨导致地铁站回流等极端情况），地铁列车的运营不会受到地面因素的影响。
在短短几分钟内，一列火车将停靠在每个地铁站，在缓解城市交通压力方面发挥着不可替代的作用。
为了保证地铁的安全，地铁工程的整体质量至关重要。
总体而言，地铁项目通常建在建筑物和结构密集的地下。
它们不仅要求高精度，而且容易受到施工路线长、施工单位多等因素的影响。
本文主要分析了三维激光扫描技术在地铁工程测量中的应用。
1三维激光扫描技术原理及优点分析1.1技术原理三维激光扫描技术是测绘领域的一种高精度、三维、自动化的扫描技术，可以高效、准确地获得连续、全面、相关、密集的物体表面坐标数据和图像信息。
它是继GPS技术之后出现的一种新的测绘方法[1]。
三维激光扫描技术的原理如图1所示。
以激光为介质，通过计算输出激光的反射时间来计算单个点之间的距离。
基于激光的比反射获得被测量物体的其他相关信息。
同时，通过多点测量可以获得不同点的坐标信息、反射率信息等，并在短时间内获得被测物体的综合信息。
在此基础上，建立三维体积模型[2]。
与全站仪或GPS等技术手段相比，三维激光扫描技术在数据采集效率上具有明显优势，可以实现多点测量，从而形成基于三维数据点的离散三维模型数据场，有效弥补了传统测量手段的片面性和局限性。
1.2优势分析三维激光扫描技术作为测绘领域较为先进的技术，集各种测量仪器功能和先进技术手段于一体，在地铁工程测量中发挥着重要作用。
基于三维激光扫描技术的地表沉降实时监测与预警
基于三维激光扫描技术的地表沉降实时监测与预警王晶;蔡永顺;彭张;王平;沙文忠;袁本胜;魏银鸿【摘要】普朗铜矿自然崩落法开采会引发顶板崩落及地表沉降,地表均匀稳定的沉降尤为关键,因此实时掌握地表沉降规律是非常重要的.本文利用三维激光扫描技术,对普朗铜矿地表沉降的动态变化情况进行实时监测.通过实时监测,得出了重点监测区域的平均沉降速度,为底部结构放矿参数的优化提供了依据.三维激光扫描技术在该矿实时监测地表沉降规律中得到了很好的应用,具有较好的推广应用价值.【期刊名称】《有色金属（矿山部分）》【年(卷),期】2018(070)006【总页数】4页(P12-15)【关键词】自然崩落法;地表沉降;三维激光扫描;实时监测与预警【作者】王晶;蔡永顺;彭张;王平;沙文忠;袁本胜;魏银鸿【作者单位】云南迪庆有色金属有限责任公司,云南香格里拉674400;北京矿冶科技集团有限公司,北京100160;金属矿山智能开采技术北京市重点实验室,北京102628;云南迪庆有色金属有限责任公司,云南香格里拉674400;北京矿冶科技集团有限公司,北京100160;金属矿山智能开采技术北京市重点实验室,北京102628;云南迪庆有色金属有限责任公司,云南香格里拉674400;北京矿冶科技集团有限公司,北京100160;金属矿山智能开采技术北京市重点实验室,北京102628;云南迪庆有色金属有限责任公司,云南香格里拉674400【正文语种】中文【中图分类】TD76普朗铜矿采用自然崩落法开采过程中会引发顶板崩落及地表沉降，且普朗铜矿临近世界级风景旅游区和三江并流自然保护区，不宜对地表造成严重的破坏，地表均匀稳定的沉降尤为关键。
因此需要实时掌握地表沉降规律，并结合放矿管理，优化放矿参数，最终实现地表均匀稳定的沉降。
目前，常用的地表沉降监测方法有全站仪、GPS、三维激光扫描、雷达等监测方法。
其中全站仪、GPS监测属于点监测，监测成本较低，受测点网度限制不能全面覆盖监测区域，中间存在监测盲点。
地铁工程测量中三维激光扫描技术的应用
地铁工程测量中三维激光扫描技术的应用摘要：随着城镇化进程的加快，促进交通建设项目的增多。
城市轨道交通系统成为城市基础设施的重要组成部分。
而在轨道交通系统中，地铁无疑占据头部位置。
这是因为：当运行轨道建设在地下之后，在绝大多数情况下（除了强降雨引起的地铁站倒灌等极端情况），地铁列车的运行不会受到地面因素的影响，短短数分钟内，便会有一趟列车停靠在每一个地铁站，在缓解城市交通压力方面具有不可替代的作用。
为了保证地铁安全，地铁工程的整体质量是重中之重。
总体来看，地铁工程一般修建在建筑物、构筑物较为稠密地区的地下，不仅对精度要求较高，还容易受到施工路线长、施工单位多等因素的影响。
本文主要围绕三维激光扫描技术在地铁工程测量中的应用展开分析。
关键词：地铁工程测量；三维激光扫描技术；应用引言三维激光扫描技术的优势在于以激光为介质，可以实现无接触测量，通过计算激光的反射时间确定距离，并且通过多点测量可以获取多个点位数据信息，进而构建三维模型，这对于地铁工程施工活动的开展具有重要的参考价值，可以有效确保施工活动顺利进行。
1三维激光扫描技术的原理适用于隧道断面测量的地面三维激光扫描仪主要包括高精度激光测距仪和能够匀速扫描目标物的反射棱镜组成的激光扫描系统、计时系统、控制电路板、CCD相机等部件组成。
本文主要采用定点静态非接触式多站扫描方式，通过多站扫描获取整段隧道的点云数据，然后进行拼接去噪、断面提取等处理，再通过数据分析，最终获取隧道断面状态。
静态非接触式扫描主要有两种测量方式。
一种方式是将扫描仪安置在选定的控制点上，将标靶安置在后视控制点上来进行定向处理，在对中整平后开始进行扫描。
另一种方式是将标靶安置在选定的控制点上，使连续两站有同一标靶作为同名点，扫描仪可根据现场情况任意安置，在完成扫描后将控制点坐标输入标靶的拟合中心上，采用后方交会进行测站点坐标的计算。
前者优点主要是获取数据无需再进行配准拼接，但其会导致测站增多，增大外业工作量；后者则是能够有效的节省外业工作时间。
地铁工程测量中三维激光扫描技术的应用解析
地铁工程测量中三维激光扫描技术的应用解析摘要：近年来，随着国家经济和社会的快速发展，工程建设项目数目呈递增趋势，而工程建设项目的质量控制是保证建设项目顺利进行的重要前提。
在常规的工程测量中，不仅要耗费大量的人力和物力，而且精度得不到充分的保证。
三维激光扫描技术作为一种新型的测量技术，其具有扫描速度快、精度高、扫描范围大的特点，在地铁工程测量中被广泛应用。
该技术不仅能够高效获取地铁工程测量数据，还能够保证地铁工程测量数据的准确性和可靠性。
关键词：三维激光扫描技术；地铁工程测量；应用效果三维激光扫描技术是一种先进的测量技术，主要应用于各种工程的测绘当中，并在各个领域中得到广泛应用，特别是在地铁工程的测量当中发挥着重要的作用。
为了提高地铁工程测量工作的效率和质量，必须要对其进行创新和优化，本文结合具体工作实践，简要分析了三维激光扫描技术的原理和特点，并在此基础上对三维激光扫描技术在地铁工程测量中的应用进行了分析和探讨，希望能够为相关工作人员提供一定的参考和借鉴。
一、三维激光扫描技术概述在地铁工程的建设过程中，测量工作是非常重要的一项工作，其不仅能够为后续的施工建设提供相关的数据支持，还能够有效地保证工程质量和效率。
当前，三维激光扫描技术在地铁工程测量当中得到了广泛应用，该技术可以在较短的时间内获取地铁工程测量所需要的数据信息，并通过计算机处理和分析这些数据信息，从而得出较为准确的数据信息。
而且该技术具有成本低、效率高、精度高、操作简单等特点，能够有效地提高地铁工程测量工作的效率和质量[1]。
特别是在地铁工程测量中应用三维激光扫描技术能够有效地保证地铁工程施工的安全性，对地铁工程进行安全管理具有重要意义。
下面将对三维激光扫描技术在地铁工程测量中的应用进行分析和探讨。
二、三维激光扫描技术的原理和特点三维激光扫描技术主要是利用激光扫描仪对目标进行扫描，通过采集目标的坐标数据，并对其进行处理，最后利用三维建模的方式来构建出目标的三维模型，主要有点云拼接、线扫描、曲面扫描等方式。
三维激光扫描技术及其工程应用研究
三维激光扫描技术及其工程应用研究三维激光扫描技术及其工程应用研究摘要：随着科技的不断发展，三维激光扫描技术在工程领域的应用越来越广泛。
本文从激光扫描技术的基本原理入手，详细阐述了其在工程应用中的优势与特点，并介绍了常见的三维激光扫描系统及其工作流程。
同时，针对不同工程领域的应用需求，探讨了三维激光扫描技术在建筑、制造和文化遗产保护等领域的具体应用案例。
最后，本文对三维激光扫描技术的未来发展进行了展望。
1. 引言三维激光扫描技术是一种通过高精度的激光系统获取物体表面坐标信息的技术。
它通过激光扫描仪对物体进行非接触式扫描，获取物体表面的点云数据，然后通过处理和分析，得出精确的三维模型。
三维激光扫描技术以其高精度、高效率和非破坏性等特点，被广泛应用于建筑、制造、文化遗产保护等领域。
2. 三维激光扫描技术的原理三维激光扫描技术主要通过激光扫描仪发射激光束，激光束照射到物体表面，然后被物体反射回来并被接收器接收。
接收器会测量激光束的时间和空间信息，并将其转化为坐标数据。
通过扫描仪的自动旋转或移动，可以获取物体表面的多个点云数据。
最后，通过对多个点云数据的处理与配准，构建出物体的三维模型。
3. 三维激光扫描技术的优势与特点与传统的测量技术相比，三维激光扫描技术具有许多优势。
首先，它能够快速获取物体的三维形状信息，大大提高了测量效率。
其次，三维激光扫描技术具有高精度的特点，能够获取物体微小尺寸的变化。
此外，由于采用非接触式扫描，该技术不会对物体造成损伤或变形，非常适用于对文化遗产等贵重物体的保护与研究。
4. 常见的三维激光扫描系统目前市场上常见的三维激光扫描系统主要包括激光测距仪、扫描仪和注册软件等。
激光测距仪用于测量激光束到物体的时间和空间信息，扫描仪则通过自动旋转或移动，获取物体表面的点云数据。
注册软件则用于对多个点云数据进行配准和处理。
5. 三维激光扫描技术在建筑领域的应用在建筑领域，三维激光扫描技术被广泛应用于建筑测量、建筑信息模型(BIM)的构建等方面。
三维激光扫描技术在地质调查中的应用
三维激光扫描技术在地质调查中的应用三维激光扫描技术（3D LIDAR）是一种通过激光束测量物体表面距离和反射回波强度，并根据测量结果生成具有空间结构的高精度三维点云数据的技术。
在地质调查中，三维激光扫描技术发挥着重要作用，可用于地貌测量、构造调查、地质灾害识别等方面。
本文将重点介绍三维激光扫描技术在地质调查中的应用。
首先，三维激光扫描技术可用于地貌测量。
地貌是地球表面形状和特征的总称，地貌测量是地质调查的基础工作之一。
传统的地貌测量方法一般以几何测量为主，操作繁琐，无法准确捕捉地形表面的细节。
而三维激光扫描技术可以在较短的时间内高密度地采集地形点云数据，包括地表、地形特征、地下水等，从而生成详细的地形模型。
利用三维地形模型，地质调查人员可以直观地了解地貌特征，快速识别地形异常，为地质研究提供有力的数据支撑。
其次，三维激光扫描技术在构造调查中也具有广泛的应用。
地质构造是描述地壳中地球物理和地球化学变化的总和，是地质调查的核心内容。
传统的构造调查方法主要依靠人工压实样本和地质剖面的观测，工作量大且效率低。
而三维激光扫描技术可以精确测量地表和地下的构造特征，生成真实的地质模型。
通过三维地质模型，地质调查人员可以直接观察地壳中的断裂、褶皱等构造特征，并对地质历史和构造演化进行详细研究。
最后，三维激光扫描技术还可以应用于地质灾害的识别与评估。
地质灾害是指在地质过程中或由地质因素引起的对人类活动和生命财产造成重大危害的现象。
传统的地质灾害调查主要依靠人工勘察和遥感影像解译，存在灾害类型判定难、精度不高等问题。
而三维激光扫描技术可以高精度获取地形和地物信息，能够准确识别地质灾害类型，如滑坡、崩塌、泥石流等，以及其发生的空间分布和规模。
通过对地质灾害的识别与评估，可以为灾害预防和治理提供科学依据。
综上所述，三维激光扫描技术在地质调查中的应用具有重大意义。
它可以提供高精度、直观的地质数据，加快地质调查速度，提高工作效率，大大增强地质研究和地质灾害预防的能力。
三维激光扫描技术在矿区沉陷土地复垦中的应用
维扫描 ， 获 取 沉 陷地 的地 形 三维信 息 。在 此基 础上 对 获得 的三 维信 息数 据进 行预 处理 并 与大地 坐标
进 行 转换 ， 获得 沉 陷地 的 空间大 地信 息 ， 能精确 的 绘制 沉 陷地 的各种 比例 的 地形 图， 便 于数 据信 息 的
利 用 和 比较 。 同时利 用点云 数据 量 大的特 点 ， 对地 形进 行 三 维建模 ， 能 够更加 直 观 、 真 实的展 现 沉 陷 地 的地 形原 貌 ， 为 土地 复 垦及 以后 研 究提供 详 细 的数据 资料 。
［ 茎 ］ ＝ ｃ ＋ ｍ ， ［ 三 ； ］ ［ 多 ］ ＋
ｌ △ ｚＪ
。
开采 引起 的塌 陷 坑 等 ， 作 业 人 员 能够 在 安 全 地 区 对 其 进 行三 维扫 描 ， 从 而 能够 获得 全 面 的数 据 资料 。
１ 三 维 扫描及 数 据预 处理
１ ． １ 外 业 数 据 采 集
复垦 规定 》 标 志着 我 国土地 复 垦开始 走上 法制 轨 道 。 三维 激光 扫描 仪其 单 点定 位 精 度 可 能并 不 比全 站仪 等其 它仪 器 高 ， 但 其模 型 化精 度 非 常 高 ， 单 次 量 测精度 １ ０ ｍ ｍ， 用 最 小 二 乘 法 得 到 的模 型 精 度 能 达 到 １～ ２ ｍｍ。 同时 ， 它 能 高效 、 快 速 的 获得 海 量 点 云 数据 且无 需 接 触 目标 物 的特 点 。对 于 危 险 地 区 如 ： 灼热 的矸 石 堆 ； 排 土 场 的火 堆 ； 露 天 矿 的边 坡 ； 地 下
越来 越 高 。我 国 ９ ３ ％ 以上 的 一 次 能 源 ， ８ ０ ％ 以 上 的
工业 原料 ， ７ ０ ％ 以 上 的 农 业 生 产 资 料 以矿 产 品 为 原 料 … 。 目前 ， 相 比较 国外 对 矿 山 的土 地 复垦 的 措施 ，
三维激光扫描移动测量在铁路运营中的应用
三维激光扫描移动测量在铁路运营中的应用随着铁路运营技术的不断更新和升级，三维激光扫描移动测量技术逐渐在铁路运营中得到应用。
三维激光扫描移动测量技术是一种非接触式测量方法，它具有高精度、高效率、安全、可靠等优点，能够准确测量轨道线路、车辆、桥梁、隧道和站场等，进而为铁路运营提供各种信息化支持。
本文就三维激光扫描移动测量在铁路运营中的应用做一个简单的介绍。
一、三维激光扫描移动测量技术的基本原理三维激光扫描移动测量技术是基于激光波长的测距原理和三角测量原理，通过激光扫描系统和高精度的惯性导航系统实现。
激光扫描系统由激光发射器和接收器组成，激光从发射器发出，沿着被测物体表面扫描，接收器接收反射回来的激光，并根据激光波长计算被测物体表面的距离。
惯性导航系统则可以实时记录激光扫描系统的位置信息，二者结合可以完成铁路线路、车辆、桥梁、隧道和站场的三维扫描测量。
（一）轨道线路测量传统的铁路线路测量需要使用经纬仪等测量设备，并且测量效率较低、精度难以保证。
三维激光扫描移动测量技术可以快速、准确地获取轨道线路的三维坐标信息、横断面和轨道姿态参数等，能够帮助实现铁路线路的数字化建模和虚拟仿真，为铁路线路修建、维护和管理提供重要支持。
（二）车辆检测铁路运营中的车辆检测一直是重要的工作之一，传统的车辆检测只能检测车辆的轨道几何尺寸和外部损伤情况，但难以检测车辆内部结构和细节。
三维激光扫描移动测量技术可以全方位地获取车辆的三维坐标信息和外观细节，同时还可以检测车辆的内部结构和零部件的磨损情况等，能够提高车辆检测的精度和效率。
（三）桥梁和隧道测量铁路运营中的桥梁和隧道是铁路线路的重要组成部分，传统的桥梁和隧道测量需要消耗大量的人力和时间，并且容易受到环境因素的影响。
三维激光扫描移动测量技术可以通过扫描获取桥梁和隧道的三维坐标信息和结构特征，能够检测桥梁和隧道的结构状况、损伤等情况，从而有效提高铁路桥梁和隧道的安全性和整体运营质量。
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三位激光扫描在局部站场沉降中的应用
摘要激光扫描技术如今飞速的发展，其在近景地物影像获取特别是小范围物体的沉降观测，有着独到的优势，本文结合油气田的建设，浅谈压缩机沉降观测的问题。
关键词三维激光扫描仪；气田压缩机；高程沉降
近年来，激光扫描技术获得了长足的发展，特别是激光三维扫描仪器在获取物体的三维空间数据方面成绩卓越。
三维激光扫描成像系统的应用，为人们获取近距离的空间信息提供了一种全新的技术手段，测绘人员由单点定向采集数据变为连续自动获取数据，这种突破大大提高了地形测量的效率，拓宽了测绘技术的应用领域。
三维激光扫描技术的最大的优点就是快捷、方便、准确、动态、实时、全数字化，具有高精度、测量方式灵活、不直接接触物体等特点，可以迅速获取所测物体的空间三维数据，进而建立其立体模型，以便对其模型进行数据处理、分析，或者为相应的数字化产品提供基础数据源。
参数如下表：
项目具体参数
激光类型相位
扫描速度800，000点/秒（最大）；216，000点/秒（平均）
扫描距离140米
视场角 360 × 270
点位精度0.4 mm @ 11 m；0.8 mm @ 21 m
工作时间（电池）4小时（1个）；电池重量700克
其他同轴外置高像素数码相机
对于扫描的对象，把三维扫描仪放置在它有效的距离内，可获得大量的点云数据，精度可以达到亚毫米级精度，通过把不同角度的点云资料拼接，就能获取对象立体的点云图形，从任意角度获取两影像重叠就可以组合拼接为立体图，采集点位密度大，数据信息丰富，真实反映现实环境，实现精细化测绘，同时带来工作效率提高，劳动强度降低，测绘投入费用减少等诸多好处。
油田建设中涉及到好多大型的站场建设，其中天然气处理厂或大型的净化厂里主要的设备就是压缩机，如图1所示，由于压缩机单体重量达到30多t，总套
设备组装起来70吨左右，在几百平米的场地里面，单位面积承受的压力可想而知，在场站运营阶段中，对这一区域的沉降监测尤为重要，它关系到设备的安全运行及设备的使用寿命。
我们以往的变形监测方式是设置变形观测网，通过高等级水准测量来完成，通过在监测物上面设置变形观测点、在变形区域外选择稳固的基准点、在稳定且方便的地方选择工作基点3部分来完成，经过定期的观测和数据解算，来判定目标是否发生沉降，随着科技的快速发展，目前出现了以GPS为手段的变形监测和借助遥感影像的INSAR技术，这些技术手段较以前的手段来说无疑是巨大的进步，但是我们就气田站场压缩机等重量大的物体的沉降监测而讲，其接触物多数是在室内或者是在棚房下，这样的话，GPS和遥感均受到限制，无法使用。
方式优点缺点
传统的水准测量不受使用环境的限制劳动强度大、
前期的工作量大
GPS观测数据量大、后期产品丰富易受到遮挡的限制
遥感影像连续、实时，
可以生成不同时期的数据信息宜进行大面积的监测
上面的几种方式通过对监测点监测，经过计算和分析便可以做出监测物是否存在沉降或者变形，但采用传统的水准测量或者GPS观测，其结果是在大量的离散点的基础上面的，而遥感影像INSAR，它虽能获得影像不同时期的立体模型，但是其具有一定的观测周期和数据处理周期，数据更新收到一定的限制。
而采用三维激光扫描技术，可以连续、高精度、高密集对监测对象、监测物进行立体空间扫描，来获取监测体的整体数据，通过定期或者不定期对监测物的三维扫描数据对比分析，针对用途做出专门的分析与评价。
通过对某一特定区域扫描和大量点云数据的解析编译，可以真实反映所测物体的现实环境，实现精细化测绘，同时带来工作效率提高，劳动强度降低，测绘投入费用减少等诸多好处。
而通过专用的软件的处理，其精度可以达到毫米的水平，在局部的监测中完全可以代替以上的几种测量方式。
在气田压缩机区域通过激光的扫描，可以从处理过的数据中，获得机体不同位置相对位置的变形关系，对于重点部位的监测可以从数据中重点选择，而其他的沉降微乎其微的部门可以进行剔除。
将每月监测的数据汇总，借助GIS可以将其入库，软件将自动进行分析汇总，反映出在机器运行中重点区域的沉降情况，为后续的处理提供参考数据。
伴随三维激光技术的不断完善与发展，以及三维控制信息需求的增加，三维
空间技术将和现代经典测量技术相互融合，作为一种新的空间物体数据获取方法，其在局部测绘领域应用的空间将更加扩大。
参考文献
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注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。