基于三维激光扫描的铁路隧道净空断面测量

周世明

(中铁二院工程集团有限责任公司,成都 610031)

目前,受施工环境的影响,隧道测量主要使用全站 仪进行,测量人员需要在昏暗、密闭、潮湿的环境中长时间作业,存在劳动条件差、工作时间长、费用高等缺点,已经不能适应当前铁路工程建设要求,如何快速测绘隧道净空断面是测量工程师必须面对的问题。已有许多学者开展了相关研究,杨赫提出基于CCD图像采集和处理的高速铁路隧道限界检测方案[1];许学良等提出一种移动三维激光扫描方案,并用于隧道变形监测[2]。然而,对施工阶段的隧道限界检测及贯通误差的调整研究相对较少,故进一步开展该方面的技术方案研究很有必要。

1 三维激光扫描技术

三维激光扫描作为一种非接触式主动测量技术,可实现三维空间数据的高密度、大面积采集,在隧道变形、边坡检测、高精度DTM构建等工程领域都有成功应用。为实现隧道内部表面的全面、快速测量,并根据需要提取隧道净空断面[3],提出一种基于点云数据的隧道净空断面提取方法,并开发相应软件系统,力求解决隧道净空断面的快速高精度测量问题。

基于三维激光扫描的铁路净空断面测量包括设备选取、资料准备、标靶布设、扫描站点选择、数据采集、测站数据拼接、点云配准、数据坐标转换、数据抽稀等步骤,根据需要提取指定断面[4]。完成净空断面测量的两个关键为如何获取位置正确的拼接点云,以及如何从点云中快速准确提取所需隧道净空断面。……