三维激光扫描仪在隧道方面应用PPT课件
三维激光扫描仪在隧道方面应用 ppt课件
质量管理体系培训 软件培训（VXelements、Geomagic、Maya、3Ds Max、 Galaxy_Eye、ZB、PS、AE、VR等）
设备租赁 地面三维激光扫描仪，高精度手持式扫描仪等
三维激光扫描仪在隧道方面 应用
三维激光扫描仪在隧道方面 应用
三维激光扫描仪在隧道方面 应用
耗时（分钟）
300 250
200 150 100
50
0 TMS方法
三维激光测量方法
从4小时到4分钟，极大提高测量效率！
三维激光扫描仪在隧道方面 应用
软件比较
• 复杂隧道表征 • 处理复杂的断面 • 局部断面处理 • 隧道外形的三角网格化 • 基本的体积计算 • 表面积计算 • 喷浆设计 (喷浆模式) • 纵向等高线 • 隧道轮廓线偏离计算 • 标示点云（比如，过挖点云） • 可视化三维隧道 • 根据点云得出断面
三维激光扫描仪在隧道方面 应用
点云数据处理
最基本的功能，多 站拼接，点云附色 ，查看等
意味着市场上所有点
云处理软件都可以处
理Faro三维激光扫描 仪扫描的数据
支持ATSM
格式
主要功能
Webshare 共享
数据共享，使远方的 同事也可以第一时间 看到工作现场
Scene5.0应用流程
原始数据
扫描仪完成扫描 将数据置入Scene5.0
三维激光扫描仪在隧道方面 应用
项目案例
公路项目的验收
三维激光扫描仪在隧道方面 应用
2 个 200mm直径的靶球 3 个三抓支架 1 个等高度的棱镜 高度和直径都经过严格检验
脚架和参考控制点
三维激光扫描仪在隧道方面应用
三维激光扫描仪在隧道方面应用
《Z+F三维激光扫描仪在隧道施工中的应用》培训讲稿
背景
预计2020年上海地铁网路总规 模可达877公里。
背景
早期监测方式
1.设备：收敛计、全站仪、水准仪 2.原理：测定监测点坐标，计算水平收敛 3.方法：布点，测量，数据对比，图表分析 4.精度： 1mm至10mm不等
背景
存在的问题
1.只能单点测量，需要采集大量数据； 2.需要严格对中整平，误差风险增大； 3.需要多测回才能提高精度，效率不高； 4.免棱镜测量精度较低。
断面图、精度报告
隧道工程
• 数据后处理采用第三方软件3D Resharper，此软件是一款专门处理 3D点云数据的软件。软件解决方案 覆盖了所有的点云、3D网格、曲面 重建、监测、检测及逆向工程等方 面。在隧道方面的应用可根据隧道 的扫描数据自动拟合出地铁隧道的 中轴线。
隧道工程
• 横断面数据可清晰反映各个区域的变形 量，方便分析和评估变形带来的安全隐 患。同时对于施工工程，也可以反映出 欠开挖和超开挖情况，更好地指挥现场 施工。隧道的断面数据同时可以生成专 属的报告，以数字形式表现，同时也可 以用图表反映出隧道的形变量值。
第一台三维扫描仪
Scene Modeller
LSR Kamera
第一台静态扫描仪
产品体系
5006EX
9012
5006h
5010
旗舰版 5010C
产品特点
高效
扫描速率：101万点/秒（Max） 快速热启动
产品特点
精准
分辨率：0.1毫米 精度：0.3毫米（10米，80%）
产品特点
安全
激光等级：1级安全激光
1.基于点云提取中心线 心线。
2.通过点云自动构建网格，提取中
隧道成果
隧道施工过程中，严重的超欠挖将影响隧道的施工成本和其长期安全稳定。因此对超欠挖的 控制对隧道施工同样意义重大，3DReshaper可将隧道的三维数据快速构建mesh网格，用生 成的网格与设计数据进行比对，获得实际施工超欠挖体积与设计体积的偏差，获得的数据可 以作为施工检测的依据或依照检测数据调整施工方案节省施工成本。
三维激光扫描技术在隧道监控量测中的应用
三维激光扫描技术在隧道监控量测中的应用摘要：本文主要介绍了三维激光扫描技术在隧道监控量测中的应用，包括其原理、技术特点以及在隧道监控中的应用。
通过对比传统的监测方法，阐述了三维激光扫描技术的优势。
最后，分析了三维激光扫描技术在隧道建设中的局限性，并对其未来的发展趋势进行了展望。
关键词：三维激光扫描技术；隧道监控；量测；应用。
一、引言随着城市化进程的不断推进，隧道建设逐渐成为城市交通建设的重要组成部分。
隧道建设涉及到多个领域，其中隧道监测量测是保证隧道运营安全、保养维护的关键之一。
传统的监测技术不仅测量精度低，而且数据处理速度较慢，不利于实时监测与预警。
相比之下，三维激光扫描技术作为一种新兴的监测技术，其高效、高精度的特点正逐渐受到关注。
二、三维激光扫描技术原理及特点三维激光扫描技术是一种快速、无损的曲面采集和几何数据获取技术。
其主要原理是利用光纤激光雷达扫描物体表面，然后对激光散射返回的光线进行处理，得到物体各个点的三维坐标信息，从而重构出物体表面的三维模型。
三维激光扫描技术具有如下特点：1.非接触式测量：传统的监测技术需要接触物体表面进行测量，而三维激光扫描技术可以在不接触物体表面的情况下完成对物体的测量。
2.全面测量：三维激光扫描技术可以快速地对物体表面进行全面扫描，避免了传统测量方法中遗漏或漏测的情况。
3.高精度测量：由于三维激光扫描技术可以快速地得到物体的三维坐标信息，因此可以获得极高的测量精度。
4.快速处理：三维激光扫描技术所得到的数据可以快速地进行处理和分析，能够实现实时监测。
三、三维激光扫描技术在隧道监控量测中的应用在隧道监控量测方面，三维激光扫描技术具有以下应用价值：1.隧道断面的测量：隧道的断面尺寸是隧道工程设计和运营安全的重要参数之一，三维激光扫描技术可以快速地测量隧道断面的尺寸、形状以及相应距离等参数，确保隧道的设计符合规范，同时监测隧道运营期间断面变化等情况。
2.隧道内部结构的变化监测：由于地层和地质条件的多样性，隧道在运营过程中可能面临各种变化，如地震、地下水位变化等，三维激光扫描技术可以快速地监测隧道内部结构的变化。
三维激光扫描仪在隧道方面应用
检测隧道裂缝
通过高精度的点云数据，可以发现隧道表面的微小裂缝，及时采取措施进行修 补，防止裂缝扩大对结构造成更大的影响。
隧道内部设施管理
设施位置定位
三维激光扫描仪能够获取隧道内部设施的三维坐标数据，帮助管理人员准确定位 设施的位置，提高设施维护和管理的效率。
03
隧道施工工艺优化
利用三维激光扫描仪对已建成的隧道进行扫描，获取隧道内部的实际结
构数据，与设计图纸进行对比，可以发现施工工艺中存在的问题，进一
步优化施工工艺。
隧道安全监测与维护
隧道变形监测
通过定期对隧道进行三维激光扫描， 可以监测隧道的变形情况，及时发现 和预防隧道塌方等安全事故。
隧道病害检测
利用三维激光扫描仪的高精度测量优 势，可以发现隧道内部的细微病害， 如裂缝、渗漏等，为隧道的维护和修 复提供依据。
三维激光扫描仪在隧道方面应用
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目 录
• 三维激光扫描仪简介 • 三维激光扫描仪在隧道建设中的
应用 • 三维激光扫描仪在隧道维护中的
应用 • 三维激光扫描仪在隧道科研中的
应用
目 录
• 三维激光扫描仪在隧道应用中的 挑战与解决方案
• 三维激光扫描仪在隧道应用案例 分析
01
三维激光扫描仪简介
隧道施工监控
施工进度监控
通过实时扫描隧道施工区域，获取施工进度数据，与施工计划进行对比，监控施工进度。
施工安全监控
对隧道施工过程中的危险源进行实时监测，及时发现安全隐患，保障施工安全。
三维激光扫描技术在隧道检测中的应用
所谓三维激光扫描技术就是利用激光器和三维扫描仪共同
和监测岩石的方法工作量大、效率低、隐患大。三维激光扫描技 作用产生的结果，其原理就是激光器首先发出激光信号到待需要
术具有较高的采样率，能够准确快速地对物体的真实形状做出响 扫描的物体表面，三维扫描仪扫描物体上的反射情况，然后激光
应，从而准确地表达隧道内受试者真实、复杂的情况。针对隧道 信号沿着原来位置返回到接收端，于是依据反射回来的信号计算
构出现纵向裂缝，且裂缝宽度小于 ０．２ｍｍ的裂缝，可以使用灌浆 进行处理；对于大于 ０．２ｍｍ的裂缝，要对其进行加固维修。 参考文献： ［１］ 成进科，郑木莲，王 涛，等．浅析短路基差异沉降桥头跳车
病害及其防治措施［Ｊ］．公路交通科技（应用技术版），２０１４ （１１）：８７９０． ［２］ 郭建博，杨 阳．湿陷性黄土地区高等级公路桥头跳车病害 成因分析及整治措施研究［Ｊ］．中国建材科技，２０１６（３）：８４ ８６． ［３］ 李晓燕，李奕武．汕汾高速公路运营期软基段桥头跳车治理 的探讨［Ｊ］．广东公路交通，２０１１（４）：３１３４． ［４］ 梁 广 豪．高 速 公 路 桥 头 跳 车 及 桥 梁 养 护 ［Ｊ］．山 西 建 筑， ２０１７，４３（１６）：１８８１８９．
第２０４４１卷８第年 ２８３期 月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ
ＡＶｕｏｌｇ．．４ ４２Ｎ０ｏ１．８２３ ·１８７·
文章编号：１００９６８２５（２０１８）２３０１８７０３
三维激光扫描技术在隧道检测中的应用
王海风
（山西省交通建设工程监理有限责任公司，山西 太原 ０３００１２）
Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｏｆｅｘｐｒｅｓｓｗａｙｂｒｉｄｇｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｏｆｂｒｉｄｇｅａｂｕｔｍｅｎｔｊｕｍｐｓ
三维激光扫描技术在隧道断面测量中的应用
三维激光扫描技术在隧道断面测量中的应用摘要：地下铁道工程特别是地铁隧道工程因隧道净空一般自身较小，施工地质环境与工艺复杂，特别是采用盾构法施工时，管片间错台错缝变化相对量较大，隧道后期徐变时间长且不可控与逆转，故在贯通后与运营期须进行比公路与铁路隧道更高密度的断面与特征点测量检查，以期保证行车与建筑限界不相互冲突。
随着科技发展，工程建设规模的日渐庞大，三维激光扫描技术逐渐进入地铁隧道检测中。
关键词：三维激光扫描；隧道断面测量各类型隧道工程项目竣工前都必须对项目所建隧道工程进行检查，其中最基本的一条即对隧道断面进行检测（部分顶管法施工除外），以检核其净空尺寸是否满足设计和使用功能要求。
地下铁道工程特别是地铁隧道工程因隧道净空一般自身较小，施工地质环境与工艺复杂，特别是采用盾构法施工时，管片间错台错缝变化相对量较大，隧道后期徐变时间长且不可控与逆转，故在贯通后与运营期须进行比公路与铁路隧道更高密度的断面与特征点测量检查，以期保证行车与建筑限界不相互冲突。
随着科技发展，工程建设规模的日渐庞大，三维激光扫描技术逐渐进入地铁隧道检测中。
本文仅描述三维激光扫描技术在地铁隧道贯通后在隧道断面测量中的这一功能应用，其他不作发散。
工程作业环境介绍：我司监理的某地铁工程某盾构区间贯通已有一年多，经壁后多次注浆加固和堵漏、隧道徐变自稳、隧道管片清洗后，拟准备验收移交，在此之前需再次对隧道净空断面进行测量检查。
车站内后续为移交做准备而布设的控制点已经多方测量，经检查隧道两端车站稳定，隧道贯通后洞内改建的控制点稳定，施工单位已用全站仪采集了设计单位要求测量的断面特征部位数据，第三方测量单位采用美国FARO Focus 3D三维激光扫描仪进行测量检查复核。
一、三维激光扫描技术简介三维激光扫描技术是激光扫描仪通过发射高频激光脉冲，测量每个激光脉冲从发出经被测物体表面返回仪器所需的时间差来计算距离S，以仪器中心为坐标原点，同步测量每个激光脉冲横向角度值α及纵向角度观测值β，获得激光采样点的坐标：图1扫描点位坐标计算原理图与传统的断面检测技术进行比较分析，三维激光扫描检测本身优势相对较为明显。
最新三维激光扫描原理及应用教学讲义ppt
分享的快乐（一）
• 1、我们每个人和别人（接触）时，都会对 人有这样那样的看法，从不同的（角度） 看同学，得出的（结论）也不一样。
• 2．倘若你有（一种）思想，我也有（一种） 思想，互相（交换）之后，我们每个人将 各有（两种）思想。这是（萧伯纳）说的 话。
• 2.了解到学校、社会对自己的（关心和爱 护），他们为了保证我们（健康、愉快地） 成长，给我们提供了很多服务。
来自社会的爱（二）
• 学校中有哪些人在为我们服务呢？ • 答：老师们教我们学习知识和本领；大队
辅导员组织我们开展各种有意思的活动； 食堂的叔叔阿姨们为我们做出营养丰富的 饭菜；传达室的叔叔给我们接收信件、杂 志；医务室的大夫为我们检查身体，保证 我们身体健康等。
和想法等角度去判断,理解和解决问题. • 2.有时由于我们对同一件事情的（想法）、
（感受）和（选择）不同，有时也会发生 冲突。我们应设法（避免）和（解决）冲 突。
换个角度想一想（二）
• 1、我们每个人和别人接触时，都会对人有 这样那样的（看法），从不同的（角度） 看同学，得出的结论也不一样。
• 2、每个同学身上都有（不同）的特点，所 以看问题的角度就（不同）。
（5）紧急服务业：反恐怖主义，陆地侦察和攻击测绘， 监视，移动侦察，灾害估计，交通事故正射图，犯罪现场 正射图，森林火灾监控，滑坡泥石流预警，灾害预警和现 场监测，核泄露监测。
（6）娱乐业：用于电影产品的设计，为电影演员和场景 进行的设计，3D游戏的开发，虚拟博物馆，虚拟旅游指导， 人工成像，场景虚拟，现场虚拟。
三维激光扫描原理及应用
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目录
• 1 什么是三维激光扫描技术 • 2 三维激光扫描技术原理 • 3 三维激光扫描技术应用
211211003_3D_扫描技术在隧道施工中的应用
912023年3月上 第05期 总第401期工程设计施工与管理China Science & Technology Overview0.引言在铁路和公路项目中，隧道施工一直是重点和难点，尤其当隧道围岩等级较低，所穿越地质较为复杂时，隧道的施工难度及安全风险会大大增加。
因此，对于该类型隧道如何控制其开挖过程中围岩的稳定性，确保施工安全已受到广泛关注，也是施工中最为重要的控制点。
隧道洞内监测主测项目主要有拱顶下沉和净空收敛，其传统量测方式主要采用全站仪和收敛计来进行[1]，这两种方法不但作业程序耗费时间长，影响下一步施工工序，而且观测点设置在洞壁上，容易被损坏和破坏，导致监测数据无法连续使用，新建的反射点无法再反映围岩变形的变化情况。
全站仪测量多采用绝对坐标系，每次测量前的建站及校核繁琐复杂且耗时耗力。
在新建湖州至杭州西至杭黄高铁连接线工程鹿山隧道施工中，由于该隧道长度较长地质较差且穿越富水断层破碎带，为确保洞内围岩变形量测数据能最大程度地反映实际情况，确保洞内施工安全，项目部决定采用3D 扫描技术（即三维激光扫描技术）进行洞内围岩变形施工监测。
充分利用该技术耗时短、效率高等优点，不但可以快速完成隧道断面的变形监测工作，而且测后数据也采用计算机进行自动处理分析，然后形成三维模型，使得技术人员能够及时、准确、直观地掌握隧道洞内变形收敛情况，快速为下一步施工提供数据支撑，最大程度地降低了施工安全风险，保证了施工安全，加快了施工进度。
通过现场实际应用，3D 扫描技术在软弱围岩长大隧道围岩量测中取得很好的效果。
1.工程概况新建湖州至杭州西至杭黄高铁连接线工程（不含先期收稿日期：2022-10-02作者简介：王印（1987—），男，安徽六安人，本科，工程师，研究方向：隧道特殊地质快速施工。
3D 扫描技术在隧道施工中的应用王 印（中铁十二局集团第一工程有限公司，陕西西安 710038）摘 要：本文主要介绍了在新建湖州至杭州西至杭黄高铁连接线工程鹿山隧道施工中，由于该隧道长度较长地质较差且穿越富水断层破碎带，不但大大增加了施工难度和安全风险，而且使得隧道变形监控量测的工作量也随之增加。
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随机软件Scene5.0
点云数据处理
最基本的功能，多 站拼接，点云附色 ，查Faro三维激光扫描 仪扫描的数据
支持ATSM
格式
主要功能
Webshare 共享
数据共享，使远方的 同事也可以第一时间 看到工作现场
Scene5.0应用流程
原始数据
扫描仪完成扫描 将数据置入Scene5.0
公司结构
三维数据（北京）世界处理中心 三位事业核心发展部 产品批发部 技术研发部 测绘工程部 高铁分院
产品概述 工作原理
相位式
相位式特点
扫描速度快 高点云密度
高精度 扫描距离短
工作流程
发射正弦波到 物体
接收物体反射 激光
计算光波回射 时间与相对位
置
技术优势：
1. 非接触测量 2. 数据采样率高 3. 主动发射扫描光源 4. 高分辨率、高精度 5. 数据化采集、兼容性好 6.某一指定点进行测量从而精确获取其坐标
•浩宇测绘愿景
成为中国三维核心技术的领导者
•浩宇测绘精神
诚信 创新 专业 执行
浩宇测绘——五之最
1 是国内引进成熟三维激光扫描仪产品最早的企业之一
2
三维中心是国内最早专门从事三维工程且技术成熟、 方案可执行性强的部门
3
是世界上最快捷的手持式三维扫描仪CREAFORM中国区 的总代理
4 是最高效的FARO激光扫描仪在大陆区18个行业总代理
用三维激光扫描仪得 出的清晰轮廓对比图
放大的对比轮廓线
两种方法的效率
耗时（分钟）
300 250 200 150 100
50 0
TMS方法
三维激光测量方法
从4小时到4分钟，极大提高测量效率！
FARO 与 TMS 隧道 扫描的软件对比
软件比较
• 复杂隧道表征 • 处理复杂的断面 • 局部断面处理 • 隧道外形的三角网格化 • 基本的体积计算 • 表面积计算 • 喷浆设计 (喷浆模式) • 纵向等高线 • 隧道轮廓线偏离计算 • 标示点云（比如，过挖点云） • 可视化三维隧道 • 根据点云得出断面
根据FARO LS 格式导入滤镜子
用RRT软件处理
第九步: 统一扫描点的分辨率
定义点距，统一点云的分辨率
用RRT软件处理
第十步: 在RR-Tunnel中的点云
用RRT软件处理
隧道计算结果
根据之前的设置， 计算实测断面
实测与设计断面轮 廓之间的偏差立即 显示出来
用RRT软件处理
用RRT软件处理
用RRT软件处理
轮廓偏差的三维视图
三维技术服务团队
Creaform公司全天候24小时技术支持 浩宇技术工程师及专业销售顾问技术支持 三维数据（北京）世界处理中心有丰富实践经验
的专业工程师支持 国内、国际高等院校及科研人员的理论设计及技
术支持
三维数据（北京）世界处理
中心的服务
项目技术咨询 三维工程项目的专业技术设计和项目设计
随机软件Scene软件处理数据
第三步: 利用固定控制参考点实现配准拼接
可利用信息: 脚架上的扫描数据点 脚架上的参考球 内建倾角探测器
随机软件Scene软件处理数据
第四步: 固定点的配准
优势:
- 在现场耗时是原来的¼
- 后续处理时间只需原来的 ¼ - 精确度的提高
随机软件Scene软件处理数据
5
是世界上应用最多的逆向及检测软件GEOMAGIC中国区 的代理
公司业务
核心业务
三维产业 三维激光扫描仪销售 三维数字化项目
三维软件研发
公司产品
效率最高FARO FOCUS 3D
精度最高 HANDYSCAN
GEOMAGIC 逆向及检测
三维大家庭
自主知识产权 纹理映射软件
PIGMENT
4亿7仟3佰万像素 FODIS 全景相机
隧道测量的标准化流程
项目案例
公路项目的验收
常用附件
2 个 200mm直径的靶球 3 个三抓支架 1 个等高度的棱镜 高度和直径都经过严格检验
在所有的设备和参考球 的高度，调成一致！
开始测量
第一步: 预备, 勘测脚架和参考控制点
SUCCESS
THANK YOU
2019/7/20
第二步: 参考球取代棱镜
FARO
TMS
有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有（点云导入后）
有 有 无 无 有 无 无 无 有 无 无 有（直接）
使用三维激光扫描系统：
效率较高 覆盖的范围比较全面 检查的准确度比较高（25m之内+/-2mm）
可以掌握隧道状态劣化动态信息的掌握 使用方便，测量不受检查人员技术水平限制。
断面上标注数值
用RRT软件处理
自动输出AutoCAD 的*.dwg格式
用RRT软件处理
隧道模型的三维视图
用RRT软件处理
隧道体积和表面积的计算结果报告
自动计算如下: - 理论体积 - 实际体积 - 过挖体积 - 欠挖体积 - 理论表面 - 实际表面 -… - 计算单位由用户定义
用RRT软件处理
数据加工
加载扫描数据
点云去噪，多站拼接， 附色
数据导出
其它点云处理软件 Webshare数据共享
隧道工程中的典型测量问题
掌子面的测量以及 岩层结构分析
主要问题 喷浆厚度分析
隧道工程监控
开挖土方量计算 开挖隧洞壁平整度分析 隧洞的断面分析 超欠挖分析 隧道掘进方向校验
三维激光扫描法与 传统TMS方法对比
限制区内的欠挖点
用RRT软件处理
限制区内的扫描点
用RRT软件处理
限制区内的扫描点, 导出数据格式
所有在界限内（或 外）的扫描点可被 输出为坐标列表
用RRT软件处理
限制区内点的三维 数据被输出到全自 动的隧道施工机械 中，并指导正确施 工
将点云数据的三维 坐标数据导入到全 站仪中，全站仪可 以用可见激光指示 这些点。
北京浩宇测绘科技发展有限公司
王锋华 2012年7月
目录
1
公司简介
2
产品技术概述
3
项目案例
4
服务团队
公司简介
1
经营理念
2
核心业务
3
核心产品
4
公司结构
经营理念
• 浩宇测绘理念
企业文化
诚信铸造伟业
创新赢得未来
•浩宇测绘使命
推动三维实景(扫描)技术在中国的广泛应用
第五步: 过滤器和点云数据稀释
优势: - 内存消耗减少16倍 - 噪声减少4倍
随机软件Scene软件处理数据
第六步: 清扫后的点云, 纯隧道数据 – 三维视图
随机软件Scene软件处理数据
第七步: 连续5站的扫描 – 3D视图
用RRT软件处理
第八步: 导入数据到 专用的隧道软件RR-Tunnel