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Trimble SX10 三维扫描技术在轨道交通建设中的应用
发布日期:2020-04-10 19:07:22  作者:admin  浏览次数:142  

      随着中国城市化进程加快,轨道交通普遍具有运量大、速度快、班次密、安全舒适、准点率高、全天候、运费低和节能环保等优点,同时伴随着较高的前期投资、技术要求和维护成本等不足。

 

      轨道交通主要有三大类:传统铁路,分普铁和高铁两大类;城际轨道;城市轨道。

 

      轨道交通是集多专业、多工种于一身的复杂系统,其施工建设期间的技术标准、质量标准、安全规范日趋高标准和精细化。涵盖各工序的流程、工艺工法、质量控制要点,新工艺、新材料、新技术、新设备的应用等。

 

      三维扫描技术作为一项新技术在轨道交通建设中崭露头角,较传统技术手段更高效、精准、节省成本等优势。Trimble SX10 完美结合了全站仪功能与扫描仪功能于一体,在轨道交通建设中应用领域广泛,得到广大施工单位的认可。

 

铁路建设初期的线路地形清表

 

      工程开工前,施工单位按照施工合同管理规定,对线路正线红线范围内的原始地貌进行复测,并按照中线桩位置复测原始地表横断面,对复测结果与设计图纸有出入的上报监理单位,按照合同规定时间内完成成果复核,附件应含有原始横断面图和土石方量计算表。施工单位按照图纸清表标高,清除线路范围内植被、草皮根系等,满足设计要求。

 

Trimble SX10 原始地表外业扫描

 

      SX10 坐标设站完成,对线路范围的原始地表进行扫描,单站扫描范围600米,点密度粗略模式,点间距5厘米满足采集要求。广角相机对原始地表拍照,用于点云着色和原始影像资料存档。

 

外业原始地貌扫描

 

TBC内业点云处理

  • 采集回来的点云带有三维坐标,可标注任意点三维坐标和量距(可对红线附近电塔、建筑和既有线安全半径的量取);
  • 利用TBC自动分类功能、提取地物要素点,提取树木、建筑、灯杆和标志等(如果涉及征拆工作,能方便提取树木基本信息,生成树木的数量、冠径等报表),或者直接提取地面;

 

树木信息(含棵数、树冠半径和三维坐标)

  • 利用定线编辑器,线路导入点云;
  • 对红线范围内的地表进行设计,根据线路中线向两侧设计偏距和坡度;

原始点云表面模型和设计表面产生填挖量

  • 自动生成原始地表横断面图(红色表示挖方,蓝色表示填方)、断面里程和断面间距自己设置;

 

横断面模版

  • SX10 进行二次扫描,计算土石方量。

      清表完成之后,进行二次点云采集,检查清表情况,同时计算清表产生的土石方量。

 

      三维激光扫描技术外业采集和内业处理全部智能化,较传统RTK和全站仪测量效率高6~10倍,快速指导现场施工和提交资料。

 

铁路建设过程中的土石方测量

 

      在铁路建设过程中的土石方属于合同工程量的一部分,包含主体单位工程的土石方(站场基坑、路基土石方等),临建土石方(便道和大型临建的土石方)。

 

Trimble 解决方案

 

      外业使用 SX10 进行数据的扫描,采集点云数据。内业利用 TBC 处理点云数据,自动生成等高线,自动计算土方量,并提交所需要的成果。

 

外业扫描

 

沈阳某施工局路基基坑点云

 

较规则土石方

 

不规则的土石方

 

内页处理

  • 采集得到的点云数据,经过去杂点和抽稀,生成表面模型三角网

 

  • 用两期点云叠加对比得到土石方量;

设计模型

 

模型叠加算量

  • 成果报告:TBC支持三种计算土方的方式:填土\塌陷,表面至表面,表面至高程,生成等高线和土方报告;

等高线和土方报告

 

土方报告模版

 

盾构隧道的调坡调线测量

 

      地铁是城市轨道交通的先驱,由于地铁的明挖隧道和盾构隧道的施工误差、后期的沉降变形等诸多因素的影响,其现场实际平、纵断面与设计图纸上必定存在差别,为了避免冒然施工造成返工,对以后的运营造成诸多问题,在铺轨之前对实际施工的行车隧道区域进行断面测量,根据实际情况设计最合适的轨道平总断面。

 

盾构区间扫描

 

      在隧道中作业推荐使用“粗扫+标准扫”进行加密扫描,可以将 SX10 单站有效扫描距离延长至 100m(仪器两侧各 50m,50m 处扫描点间距 15-20cm 左右),单站扫描时间大约15min,而且点密度完全可以满足断面检测的需求。

 

 

内业数据处理

 

      用 Trimble Business Center 简单的编辑点云,剔除杂点就可以得到纯净的点云数据,导出LAS点云格式。

 

 

第三方软件盾构断面特征点分析

 

      完成内业点云数据编辑之后就可以结合隧道专业处理软件处理扫描数据,以隧道设计中轴线为基准提取隧道横断面,进而做隧道断面分析。

 

      软件可根据线路中线资料,设定断面厚度值(沿线路里程方向)和断面宽度值(沿线路法线方向),实现隧道断面点云的自动切割;将切割断面点云投影至 XOY 平面上, 采用凸包提取方法,实现断面点云轮廓线的自动提取,并自动生成结构断面调线测量成果。

  • 导入点云;

  • 导入地铁线路中心线三维坐标;

  • 根据业主提供的调坡调线文件,编辑断面特征点;

  • 设置断面宽度,切割点云断面保存,生成断面图和特征点偏移量,即成果。

 

      三维激光扫描技术在地铁竣工调坡调线测量优势显著,常规全站仪一星期的工作量,SX10一天就可以生成报表,毫米级精度满足设计规范要求。

 

隧道口山体滑坡监测

 

      由于隧道洞口处于浅埋段围岩等级差,隧道地表沉降点应在隧道开挖前布设,具体布设方法和监测频率严格按照隧道监控量测规范实施。SX10拥有高精度、自动化、实时监测的优点,并且能够及时提供可靠的动态监测数据。

 

 

SX10 全站仪功能监测

 

      SX10具有全站仪功能,自动锁定功能对监测棱镜快速捕捉,或者对反射片进行坐标观测,也可以使用测回功能,生成坐标监测文件,(现在监测还是以单点定位为主)。

 

主相机拍照加精细扫描贴图

 

      SX10主相机拍照加精细扫描,贴图点云观察局部土体滑落情况。(辅助手段)。

 

马鞍山长江大桥局部贴图查看点云

 

结束语

 

      三维扫描技术在轨道交通应用领域多(普铁、高铁、城际、地铁等),比传统测绘仪器优势明显,经分析SX10应用于轨道交通极大的提高了外业作业效率,可提供最优的交付成果,为测量工作人员提供了多套完整的解决方案。

 

全站仪产品应用咨询:吕经理:18737175697

 

铁路产品应用咨询:张经理:15039075687

 

轨道精调工程合作:王经理:13700032275

 

公司咨询电话:010-51662388