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1、 三维激光扫描在隧道检测中的应用-地铁施工及运营安全交流会课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 瑞士瑞士Amberg公司介公司介绍n瑞士AMBERG公司是全球唯一拥有地下工程综合能力的集团公司，其业务范围涵盖公路公路、铁路、水路、水电、城建、国防和、城建、国防和矿山山等多个领域。nAMBERG公司集团拥有AMBERG 工程咨工程咨询公司、公司、AMBERG技技术公司公司和和哈格巴赫地下哈格巴赫地下试验场三个专业公司。n其中，安伯格工程咨询公司负责各
2、种新建和改建公路及公路隧道、铁路隧道以及其它地下工程的设计、咨、咨询、施工、施工监理和理和项目管理及人目管理及人员培培训等业务nAMBERG技术公司负责为各种在建或已建工程提供所需的测量系统及测量服务。其产品已遍布世界各地，比较有影响的产品有高速高速铁路精路精检小小车GRP1000/GRP5000，地，地质超前超前预报测量系量系统(TSP202,TSP203)2 Amberg集集团公司的公司的业绩瑞士圣哥达隧道全长瑞士圣哥达隧道全长57km，目前世界最长隧道，目前世界最长隧道最大埋深超过最大埋深超过2000米，目前世界最大埋深隧道米，目前世界最大埋深隧道目前隧道已经全部贯通，全部工程目前隧道已
3、经全部贯通，全部工程2015年完工年完工 Amberg集集团公司介公司介绍V-S-H-Hagerbach地下试验场：地下试验场：Hagerbach隧道全长近隧道全长近6km，是欧洲最，是欧洲最大的地下试验场，是许多地下施工方法与建筑材料和设备的国际实验室大的地下试验场，是许多地下施工方法与建筑材料和设备的国际实验室 隧道测量解决方案产品隧道测量解决方案产品铁路解决方案产品铁路解决方案产品地质工程解决方案地质工程解决方案地球物理解决方案地球物理解决方案新建隧道施工新建隧道施工地质工程地质工程隧道改建扩建隧道改建扩建项目管理与咨询项目管理与咨询地下测试与培训设施地下测试与培训设施施工材料测试试验室
4、施工材料测试试验室参观访问参观访问餐厅餐厅聚会活动聚会活动Amberg集集团介介绍5 6北京数北京数联空空间科技股份有限公司介科技股份有限公司介绍n北京数联空间科技股份有限公司注册于北京海淀区中关村高科技园区，是一家提供基于三维空间位置信息并集成其他传感器、通讯技术、互联网技术与增强现实，面向行业客户的生态空间信息系统的研制、销售与服务的股份制企业。目前目前为瑞士瑞士Amberg公司公司TunnelScan产品在中国大品在中国大陆地区独家地区独家总代理和美国代理和美国FARO大空大空间三三维激光激光扫描描仪大大陆地区在地区在计量、能源、交通、量、能源、交通、军方行方行业总代理。代理。n在上海设
5、有子公司“上海数联空间科技有限公司”，全国设有7个分支机构，分管6个区域 结构检测与监测业务部结构检测与监测业务部Amberg TMS Tunnelscan隧道检测系统隧道检测系统7 TunnelScan隧道扫描测量系统隧道扫描测量系统隧道全面检测最新技术隧道全面检测最新技术北京数联空间科技股份有限公司北京数联空间科技股份有限公司8 9TunnelScan隧道三隧道三维测量量检测全面解决方案全面解决方案施工和运营隧道精确和施工和运营隧道精确和全面数字化全面数字化，包括，包括精细化断面精细化断面和和激光影像激光影像数据数据快速快速对隧道激光雷达检测数据进行对隧道激光雷达检测数据进行自动化自动化大
6、批量处理大批量处理隧道隧道断面收敛、中心轴线、三维真实模型、侵界、裂缝、渗水断面收敛、中心轴线、三维真实模型、侵界、裂缝、渗水等检测一等检测一次完成次完成隧道各分层表面质量（隧道各分层表面质量（平整度平整度）、厚度和材料用量）、厚度和材料用量快速高精度快速高精度检测检测为隧道检测、监测、维护管理提供高效为隧道检测、监测、维护管理提供高效全面检测和分析全面检测和分析手段手段 10TunnelScan隧道隧道扫描描检测国内成功国内成功应用案例用案例四川锦屏水电站二期引水隧道四川锦屏水电站二期引水隧道14公里全线扫描，超欠挖、砌衬厚度、隧道平整度公里全线扫描，超欠挖、砌衬厚度、隧道平整度北京地铁北京
7、地铁6号线调线调坡和竣工测量号线调线调坡和竣工测量杭州地铁杭州地铁1号线杭州东站段隧道裂缝抢险检测号线杭州东站段隧道裂缝抢险检测上海地铁上海地铁13号线新郁路站区间扫描试验号线新郁路站区间扫描试验上海地铁上海地铁12号线号线25标巨峰路区间断面收敛检测标巨峰路区间断面收敛检测成渝客专龙泉山隧道断面收敛扫描精度和平整度试验成渝客专龙泉山隧道断面收敛扫描精度和平整度试验青岛地铁青岛地铁1号线隧道扫描检测试验号线隧道扫描检测试验。11TunnelScan隧道隧道检测方案与方案与传统手段效率手段效率对比比对比项目对比项目全站仪全站仪二维断面仪二维断面仪TunnelScan每站测量速度每站测量速度7分钟
8、分钟7分钟分钟500个点个点每站测量断面个数每站测量断面个数1个个1个个10个（个（15米米/站计）站计）断面测量间隔断面测量间隔=5米米=5米米1cm，可任意设置，可任意设置断面测量重复精度断面测量重复精度2mm2mm2mm每站成果每站成果一个断面图一个断面图一个断面图一个断面图任意间隔的多断面图、任意间隔的多断面图、中心轴线列表、隧道表中心轴线列表、隧道表面可量测激光影像面可量测激光影像成果用途成果用途抽样断面收敛分析抽样断面收敛分析抽样断面收敛分抽样断面收敛分析析全面断面收敛分析、中全面断面收敛分析、中心轴线偏差、线路侵界、心轴线偏差、线路侵界、隧道渗水、裂缝、钢筋隧道渗水、裂缝、钢筋裸
9、露异状等多种分析裸露异状等多种分析 12TunnelScanTunnelScan快速隧道三维实景复制和绝对定位技术快速隧道三维实景复制和绝对定位技术安伯格专利激光点云快速绝对定位技术安伯格专利激光点云快速绝对定位技术APM定位法定位法通过全站仪快速传递隧道控制坐标系统给扫描仪基座和定向球形靶通过全站仪快速传递隧道控制坐标系统给扫描仪基座和定向球形靶 实现扫描仪的测站定位和定向，软件事后自动对三维点云数据绝对定位实现扫描仪的测站定位和定向，软件事后自动对三维点云数据绝对定位左棱镜左棱镜X1，右棱镜，右棱镜X2，靶球，靶球X3(“X”为测站号为测站号)Amberg定向靶球定向靶球 13Amberg
10、TMS 隧道三隧道三维扫描描测量解决方案量解决方案安伯格安伯格APM定位法定位法Profiler5003（右上）（右上）安伯格安伯格APM定位法定位法FARO Focus3D（右下）（右下）快速进行高精度激光点云的绝对坐标快速定位快速进行高精度激光点云的绝对坐标快速定位距离测站距离测站10米处的点位重复精度优于米处的点位重复精度优于mmFARO扫描仪扫描仪+APM定位基座定位基座 14TunnelScan系系统硬件配置硬件配置TunnelScan系统的硬件配置：系统的硬件配置：Amberg Profiler5003+徕卡圆棱镜徕卡圆棱镜Faro Focus 3D扫描仪扫描仪+APM定位基座定位
11、基座野外平板电脑可在现场生成断面分析报告野外平板电脑可在现场生成断面分析报告每次测量内业数据处理时间小于分钟每次测量内业数据处理时间小于分钟 15TunnelScan 现场精确快速断面精确快速断面评估分析估分析Geo-Geo-referencereferenceData transferData transfer断面评估断面评估完整分析完整分析快速分析快速分析隧道现场办公室单站点云导入单站点云导入一次一次测量量15米隧道，内外米隧道，内外业时间总和不超和不超过20分分钟，现场出断面收出断面收敛、超欠挖、侵界、中心、超欠挖、侵界、中心轴线报告告 16TunnelScan 数据分析与成果数据分析与
12、成果输出出n自自动生成各种生成各种分析分析报告告:超欠挖断面分析和方量超欠挖断面分析和方量报告告断面收断面收敛侵界侵界检测隧道中心隧道中心轴线砌砌衬厚度、方量厚度、方量激光雷达合成影像激光雷达合成影像图渗水影像渗水影像报告告裂裂缝影像影像报告告地地质素描素描图平整度分析平整度分析报告告n更加精确的方量更加精确的方量报告告n图形效果非常友好的形效果非常友好的报表表断面分析断面分析影像分析影像分析平整度平整度 17TunnelScan 断面分析断面分析报告告n自自动进行各种行各种断面分析断面分析报告告超欠挖分析和控制超欠挖分析和控制砌砌衬厚度厚度材料用量和工程量材料用量和工程量断面收断面收敛变形形
13、规则断面几何中心断面几何中心线路侵界分析路侵界分析裂裂缝、渗水位置断面、渗水位置断面图显示示 18隧道三维隧道三维扫描数据的扫描数据的内业内业处理流程及用时处理流程及用时隧道几何参数隧道几何参数-中线 -纵线 -断面形状-纵坡 -横坡 -控制点回到办公室回到办公室回到办公室回到办公室原始扫描数据备份原始扫描数据备份原始扫描数据备份原始扫描数据备份设置设置TMS OFFICE的工程参数的工程参数 10设置设置TMS OFFICE的工程参数的工程参数 10（每个项目）（每个项目）利用利用AMTTM 对扫描数据定位对扫描数据定位 2利用利用AMTTM 对扫描数据定位对扫描数据定位 2（每站（每站/1
14、5米）米）拼接、过滤、坐标转换和投影拼接、过滤、坐标转换和投影 10拼接、过滤、坐标转换和投影拼接、过滤、坐标转换和投影 10（每站（每站/15米）米）按按1米米间隔提取隧道断面间隔提取隧道断面 5按按1米米间隔提取隧道断面间隔提取隧道断面 5（每站（每站/15米）米）隧道壁激光雷达影像生成隧道壁激光雷达影像生成1隧道壁激光雷达影像生成隧道壁激光雷达影像生成1（每站（每站/15米）米）隧道建模和雷达影像贴图隧道建模和雷达影像贴图30隧道三维建模隧道三维建模30（每站（每站/15米）米）处理和打印报表处理和打印报表 2输出输出和打印报表和打印报表2（每站（每站/15米）米）19TunnelSca
15、n隧道三隧道三维场景复制和再景复制和再现技技术隧道三维场景真实再现（附有三维点云飞行浏览视频）隧道三维场景真实再现（附有三维点云飞行浏览视频）北京地铁北京地铁6号线扫描拼接三维激光点云数据号线扫描拼接三维激光点云数据 隧道管壁真三隧道管壁真三维高密度点云数据高密度点云数据点点间距距36mm（距离（距离扫描描仪最最远10米米处）高密度三）高密度三维激光激光扫描原始数据描原始数据20 隧道管壁高分辨率激光雷达正射影像隧道管壁高分辨率激光雷达正射影像点点间距距26mm圆柱投影正射雷达影像展开柱投影正射雷达影像展开图（裂（裂纹、渗水清晰可辨）、渗水清晰可辨）有坐有坐标格网可以直接在影像上量格网可以直接
16、在影像上量测坐坐标、尺寸和距离、尺寸和距离21 22四川锦屏电站四川锦屏电站2号洞号洞隧道激光影像展开图隧道激光影像展开图进行超欠挖分析进行超欠挖分析隧道隧道断面断面现场快速超欠挖现场快速超欠挖评估评估在现场野外平板电脑上直接快速分析查看到超欠挖情况在现场野外平板电脑上直接快速分析查看到超欠挖情况 TunnelScan隧道隧道检测案例案例隧道径向变形检测（与设计断面套合）隧道径向变形检测（与设计断面套合）杭州地铁杭州地铁1号线盾构管片隧道杭州东站抢险段号线盾构管片隧道杭州东站抢险段径向变形断面图径向变形断面图23 TunnelScan隧道隧道检测案例案例隧道径向变形检测（多次扫描数据套合）隧道
17、径向变形检测（多次扫描数据套合）上海地铁上海地铁13号线盾构管片隧道两次扫描断面收敛检测对比号线盾构管片隧道两次扫描断面收敛检测对比断面收敛检测的断面收敛检测的重复精度优于重复精度优于1.5mm24 TunnelScan隧道隧道检测案例案例隧道径向变形检测（多次扫描数据套合）隧道径向变形检测（多次扫描数据套合）成渝客专龙泉山隧道两次扫描同里程断面对比成渝客专龙泉山隧道两次扫描同里程断面对比断面收敛检测的重复精度优于断面收敛检测的重复精度优于1.5mm25 TunnelScan隧道隧道检测案例案例隧道径向变形检测隧道径向变形检测杭州地铁杭州地铁1号线杭州东站强险段管片横向变形号线杭州东站强险段管
18、片横向变形最大处的横向变形达到最大处的横向变形达到10cm（4环）环）TunnelScan的的快速、自动化快速、自动化解决方案发挥优势，解决方案发挥优势，外业外业4小时检测小时检测500米，内业米，内业2天出报告天出报告隧道扫描隧道扫描全面高密度检测全面高密度检测的优势充分发挥，的优势充分发挥，找到最大变形和精确定位变形区域找到最大变形和精确定位变形区域26 TunnelScan隧道隧道检测案例案例规则形状隧道中心轴线检测与重建规则形状隧道中心轴线检测与重建用于隧道设计部门调坡调线用于隧道设计部门调坡调线用于竣工验收质量评估用于竣工验收质量评估杭州地铁杭州地铁1号线杭州东站强险段扫描数据处理获
19、得的隧道轴线中心坐标列表号线杭州东站强险段扫描数据处理获得的隧道轴线中心坐标列表27 28锦屏电站锦屏电站间隔间隔0.5m提取的断面集合提取的断面集合高密度断面提高检测可靠性和精度高密度断面提高检测可靠性和精度目前目前TunnelScan技术上可以技术上可以自动提取任意间隔的断面自动提取任意间隔的断面最高可以提取最高可以提取1cm间隔的隧道断面间隔的隧道断面TunnelScan隧道隧道检测案例案例 29TunnelScan隧道隧道检测案例案例隧道检测数据进行线路净空侵界检测隧道检测数据进行线路净空侵界检测确保运营线路净空安全确保运营线路净空安全红色部分为侵界部分红色部分为侵界部分欧美隧道竣工多
20、用三维激光扫描来检测侵界欧美隧道竣工多用三维激光扫描来检测侵界侵界检测典型结果侵界检测典型结果 30TunnelScan 激光雷达正射影像分析激光雷达正射影像分析无需光照支持无需光照支持自动生成高分辨率激光雷达影像自动生成高分辨率激光雷达影像影像上带有坐标网格，可以获取影像上带有坐标网格，可以获取每个像素的绝对位置坐标每个像素的绝对位置坐标用于裂缝识别用于裂缝识别用于渗水识别用于渗水识别用于地用于地质素描素描隧道隧道现场再再现 31TunnelScan 激光雷达正射影像分析激光雷达正射影像分析激光雷达合成影像算法激光雷达合成影像算法 正射投影正射投影自动批量坐标转换自动批量坐标转换影像可直接量
21、测影像可直接量测每个像素都具有每个像素都具有 隧道轴线坐标系坐标隧道轴线坐标系坐标 地面控制坐标系坐标地面控制坐标系坐标 32TunnelScan 隧道真隧道真实三三维数字模型数字模型隧道真实三维数字模型（隧道真实三维数字模型（真实尺寸、真实影像、真实三维坐标真实尺寸、真实影像、真实三维坐标）使用高精度建模技术（使用高精度建模技术（附有地铁隧道三维模型演示视频附有地铁隧道三维模型演示视频）使用使用激光雷达正射影像激光雷达正射影像使用使用自动贴图自动贴图技术技术三维模型可以直接导入三维模型可以直接导入 Skyline等等3D GIS系统系统 为地面、地下为地面、地下 三维一体化管理平台三维一体化
22、管理平台、智慧城市规划、建设智慧城市规划、建设 提供大批量真实隧道提供大批量真实隧道 三维模型数据三维模型数据 33TunnelScan 激光雷达影像激光雷达影像应用案例用案例对隧道检测数据中的激光点云数据进行裂缝识别与定位对隧道检测数据中的激光点云数据进行裂缝识别与定位根据裂缝的宽度与长度特征自动提取与定位根据裂缝的宽度与长度特征自动提取与定位自动计算裂缝长度、宽度、里程号等自动计算裂缝长度、宽度、里程号等识别出裂缝位置、里程识别出裂缝位置、里程北京地铁北京地铁6号线竣工验收扫描检测试验号线竣工验收扫描检测试验 TunnelScan 激光雷达影像激光雷达影像应用案例用案例对隧道检测数据中的激
23、光点云数据进行异状自动识别与定位对隧道检测数据中的激光点云数据进行异状自动识别与定位根据激光点云回光信号特征自动提取与定位异状区域根据激光点云回光信号特征自动提取与定位异状区域自动计算异状（渗水、水垢、风化、钢筋裸露等）区域、面积、里程号自动计算异状（渗水、水垢、风化、钢筋裸露等）区域、面积、里程号上海地铁上海地铁13号线新郁路上海建科院扫描试验段号线新郁路上海建科院扫描试验段34 35TunnelScan 渗水分析案例渗水分析案例上海地铁上海地铁13号线渗水试验分析软件界面号线渗水试验分析软件界面 TunnelScan 激光雷达影像激光雷达影像应用案例用案例使用激光雷达合成的影像（无需光照）
24、使用激光雷达合成的影像（无需光照）评估估矿山法隧道掌子面分析矿山法隧道掌子面分析洛阳公路隧道洛阳公路隧道扫描获得扫描获得掌子面掌子面36 37四川锦屏电站激光合成影像四川锦屏电站激光合成影像获得的获得的4号引水洞，开挖半孔清晰可见号引水洞，开挖半孔清晰可见TunnelScan 激光雷达影像激光雷达影像应用案例用案例使用激光雷达合成的影像（无需光照）评估矿山法爆破半孔率矿山法爆破半孔率 38四川锦屏电站激光合成影像四川锦屏电站激光合成影像获得的获得的4号引水洞隧道壁上有渗水号引水洞隧道壁上有渗水TunnelScan 激光雷达影像激光雷达影像应用案例用案例 39TunnelScan 平整度分析平整
25、度分析应用案例用案例锦屏电站锦屏电站2号洞平整度分析软件界面号洞平整度分析软件界面左侧十字影像和右侧凸起部分为锚杆左侧十字影像和右侧凸起部分为锚杆 40锦屏电站锦屏电站2号洞平整度评估成果报告号洞平整度评估成果报告TunnelScan 平整度分析平整度分析应用案例用案例 41TunnelScan 适用适用领域域适用应用领域适用应用领域:新建隧道超欠挖、变形检测、新建隧道超欠挖、变形检测、竣工验收全面检测竣工验收全面检测铁路隧道铁路隧道设计调线调坡设计调线调坡地地铁运运营隧道隧道断面收断面收敛、沉降、裂、沉降、裂缝、渗水、渗水、净空侵界等全面空侵界等全面检测地下基地下基础设施施三三维数字化、可数
26、字化、可视化管理化管理输引水隧道、输引水隧道、山岭隧道砌衬平整度山岭隧道砌衬平整度、断面检测、断面检测水电、矿山、能源地下工程项目净空检查、水电、矿山、能源地下工程项目净空检查、精确计量方量精确计量方量 42TunnelScan隧道隧道检测检测解决方案解决方案感谢您的聆听，期待与您合作！感谢您的聆听，期待与您合作！杭州地铁由地面堆土导致杭州地铁由地面堆土导致管片破裂渗水管片破裂渗水事故抢险记录和分析事故抢险记录和分析43 开始裂缝小，渗水少，施工方多次用胶水封堵；但后期发现封堵无效，渗水和裂缝扩大，事态严重。44 急需对事故现场进行管片全面变形检测，面临11月份通车，隧道内电力与通信系统在加载
27、调试、工程车辆穿梭，用于检测的工作时间非常有限，传统的检测手段无法满足要求；45 事故地点事故地点46 杭州地铁杭州地铁1 1号线杭州东站区间抢险检测现场号线杭州东站区间抢险检测现场数联空间接到邀请，前往现场用数联空间接到邀请，前往现场用TMS技术进行技术进行现场变形检测，提供加固方案和限界分析数据。现场变形检测，提供加固方案和限界分析数据。47 杭州地铁杭州地铁1 1号线杭州东站区间抢险检测现场号线杭州东站区间抢险检测现场48 断面收敛变形分析报告断面收敛变形分析报告里程：里程：23324.998里程：里程：23324.398堆土处堆土处管片受压变形方向管片受压变形方向49 隧道裂缝激光雷达正射影像隧道裂缝激光雷达正射影像里程：里程：23326处的管片裂缝处的管片裂缝里程：里程：23324.39850 杭州地铁杭州地铁1 1号线抢险段限界报告号线抢险段限界报告51 杭州地铁杭州地铁1 1号线强险段横向收敛分析号线强险段横向收敛分析左线左线右线右线52 实测断面点到理论断面距离报告实测断面点到理论断面距离报告53 实测隧道中心坐标报告实测隧道中心坐标报告54 输出成果输出成果55