移动三维激光扫描在运营地铁维保中的应用

提出了利用移动三维激光扫描技术进行盾构隧道维保监测的思路,并在实际运营地铁盾构隧道维保工作中进行了应用.实测结果表明,该技术能准确测量出盾构隧道水平直径,并体现其变化过程,适用于运营期地铁隧道的维保监测.     

轨道交通隧道全断面病害智能诊断与服役状态评价

武汉大学和北京城建勘测设计研究院共同组建的城市智能感知与精密测量工程中心在深入研究地铁隧道结构监测现状的基础上，将移动三维激光测量技术应用于地铁隧道结构监测，提出一套适用于隧道结构和病害监测的硬件集成方案，研发了一套高效快速获取地下空间结构三维几何特征的方法，实现了隧道结构表观几何特征和病害监测成果高精度提取，并且获得了显著的社会效益和经济效益。本文通过轨道交通隧道全断面智能识别与分析系统的研发及检测装备的研发，实现了轨道交通全断面病害的智能检测与隧道服役状态的评价。     

移动三维激光扫描技术在盾构隧道收敛监测中的应用

盾构隧道收敛监测是地铁运营检测的重要监测部分。针对收敛尺、全站仪、断面仪和巴塞特收敛系统、站式扫描仪等传统监测设备和监测方法的缺陷，本文提出一种基于移动三维激光扫描的新型收敛监测方法。移动三维激光扫描技术是利用二维断面扫描仪结合移动轨道车、惯性导航定位及编码器等多种传感器协同作业，通过人工推行扫描的方式全面获取隧道结构点云数据。结合自动化点云处理软件对管片断面收敛进行分析，实现地铁隧道收敛的快速全面监测，弥补了传统收敛监测效率低、断面监测不完善的缺点。工程应用实例结果表明，该方法不仅可以实现隧道收敛快速、高效监测，而且获取的海量点云数据可进一步深度挖掘，为地铁隧道的安全监测提供基础数据，保障地铁安全运行。     

新型移动三维激光扫描技术在盾构管片椭圆度检测中的应用

铁运营阶段对隧道结构的变形监测保证了地铁运行的安全，而椭圆度检测是地铁隧道结构检测的重要工作。本文简单介绍了传统椭圆度检测的基本方法，分析了新型移动三维激光扫描检测系统基本原理及隧道椭圆度检测的方法和处理流程。通过工程案例实际应用以及对检测结果的综合分析，证明了移动三维激光扫描技术在盾构管片椭圆度检测中的优势。     

静力水准自动化测量技术应用于地铁隧道结构监测

目前地铁隧道结构沉降主要采用水准仪进行人工测量。该监测方法不仅作业效率低、耗费较多的人力物力,并且无法实现全天候监测。针对传统人工监测无法满足地铁运营期间的实时监测需求的问题,本文引入静力水准自动测量技术,通过在地铁隧道道床布设静力水准仪,在远程采集端实时获取监测点数据,实现隧道结构保护区在施工时全程监测,为施工期隧道结构安全提供保障。最后结合实际工程应用案例对工程中的监测结果进行分析。结果表明,该技术实现了地铁隧道自动化水准测量,为地铁运营安全提供技术支撑。     

移动式三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用

地铁运营阶段对隧道结构的变形监测保证了地铁运行的安全。现阶段我国地铁隧道监测主要采用传统的全站仪等设备进行人工测量，该方法布设的变形监测点有限，且监测过程缓慢，难以全面反映隧道结构的整体变形特征。本文将移动式三维激光技术引入地铁隧道监测，采用推行式扫描方法快速获取隧道完整结构信息，自动化后处理软件全面监测隧道结构变形信息。该方法在满足监测精度要求的情况下，实现了地铁隧道快速、全面、可靠的结构监测结果。     

基坑施工对临近运营地铁隧道影响监测的实践

由于受基坑开挖所产生的卸载和基坑降水的影响,临近地铁隧道的受力条件将改变,造成地铁隧道的变形和位移。采用自动化技术实时监测地铁隧道的变形,对保证地铁运营安全至关重要。文中结合广州大马站商业中心项目基坑开挖对临近运营地铁1号线隧道结构变形位移自动监测工程项目的实践,对自动全站仪监测系统在地铁隧道监测方面的系统构建、测量方法、测量精度、监测效果等方面进行论述。实际应用表明,该系统以高精度、自动化的优势,及时提供可靠的动态监测数据,科学指导基坑施工,保证了地铁运营安全,取得良好的效果。     

移动三维激光测量系统在地铁运营隧道病害监测中的应用研究

随着我国轨道交通建设事业的蓬勃发展，三维地理信息系统在地铁隧道相关的竣工测量、变形监测等方面逐步得到应用，越来越受到地铁工程建设和管理部门的重视。由于地铁隧道工程的复杂性，采用传统方法进行运营隧道监测需要花费大量的人力、物力和时间。为了适应地铁建设和运营管理部门对地铁工程信息化、三维可视化工作的迫切要求，本文提出了一种集成多种传感器于一体的移动三维激光测量系统。该系统集成了高精度三维扫描仪及编码器等传感器，能快速、高精度地获取隧道内轮廓断面尺寸，通过配套的软件处理，高效地对限界、断面轮廓及隧道变形进行分析。通过在实际项目中应用验证表明，该方法能有效地解决地铁隧道病害监测中的实际问题，可供同类地铁工程项目参考借鉴。     

地铁盾构隧道断面测量数据的处理研究

圆形盾构隧道广泛应用于城市地铁隧道工程。在隧道施工和运营过程中,由于盾构施工及各种荷载的共同影响,使隧道断面形状发生变形,接近一个离心率很小的椭圆。本文介绍了一种随机化的椭圆拟合方法,能够快速准确地对隧道断面测量数据进行处理,并结合南京地铁保护监测工程实践分析了该方法的拟合精度和适用性。     

改进Mask RCNN的盾构隧道渗漏水检测方法

渗漏水是盾构隧道结构存在潜在损伤或缺陷的重要表征,快速、准确检测出渗漏水位置,对隧道安全运营和维护具有重要意义。现有的方法大多采用光学影像对隧道渗漏水进行检测,受隧道内空间和光线条件限制,难以获得高质量病害图片。因此,本文提出了一种基于激光点云数据与改进Mask RCNN相结合的渗漏水检测方法。首先对激光点云反射强度进行修正;然后生成灰度图像并建立渗漏水病害数据集;最后在Mask RCNN算法中引入空洞卷积和变形卷积,实现了隧道渗漏水病害的快速检测。利用某地铁采集的数据进行验证,结果表明,本文提出的改进Mask RCNN算法相较于原始算法和FCN算法检测精度均有明显提升,在盾构隧道渗漏水识别方面性能表现较好。     

利用三维激光扫描技术进行地铁隧道施工质量管控及病害检测

三维激光扫描技术具有不接触、高密度、高精度和数字化等特点，可实现地铁隧道全息、全面、快速三维测量。在土建施工阶段，分别对隧道初支及二衬进行三维扫描，可快速获取初支断面的超欠挖情况及二衬限界情况；将初支与二衬扫描获取的点云进行叠加计算，可分析隧道施工二衬的厚度。在地铁隧道运营阶段，采用移动三维激光扫描技术对隧道进行扫描，可快速获取隧道的全息数据，从点云中可分析、提取隧道渗水、裂缝、管片错台等病害信息。本文采用三维激光扫描技术对青岛地铁部分工点的施工质量及病害检测进行了测试、应用，介绍了其数据采集流程及点云分析处理，为三维激光扫描技术在地铁隧道的推广应用提供了一定的借鉴意义。     

基于断面基准面点云模型的隧道管片分割与断面提取

隧道变形的精确测量对于掌握隧道衬砌结构的变化及其发展规律、保障隧道的安全运行具有重要意义。本文首先借助轨载移动三维激光测量系统获取地铁隧道的激光点云,结合隧道呈柱面的几何特点,提出一种基于断面基准面投影的盾构隧道点云模型构造方法;然后利用断面基准面点云的高度梯度与三维特征分割隧道管环并提取隧道断面,从而获取盾构隧道的连续横断面,为隧道变形监测提供基础。     

移动三维激光扫描技术在隧道结构监测中应用

我国地铁隧道监测主要以全站仪为主的传统测量，监测点有限，监测过程缓慢，难以全面反映隧道结构的变形。本文针对地铁隧道结构特点，提出了一种基于新型移动式三维激光测量技术的隧道结构监测方案。首先利用移动激光扫描获取高密度点云数据；然后通过自动识别提取隧道顶部的环片拼接缝，以此为基础结合点云数据提取各环片断面信息，对环片结构进行分析；最后利用综合数据管理平台对各类监测成果进行管理分析，实现隧道结构变化的科学管理。实际工程应用表明，该方案监测结果准确、成果分析与管理更加科学，满足隧道健康监测的需求。     

螺栓孔特征点云支持下的地铁盾构隧道环缝识别与环间错台量分析

管片错台是地铁盾构隧道全生命周期中常见的一种隧道病害。错台量过大,可能会使成型的隧道发生大面积的破损和渗漏,对地铁隧道的耐久性和安全性产生极大的威胁。基于三维激光扫描技术的错台检测通过确定环缝位置提取环缝两侧的断面,继而分析错台量。目前的环缝位置识别需要将点云数据转化为正射影像,再采用人工标注的方法,该方法效率低,精度极易受作业人员的影响。本文提出了一种基于螺栓孔特征点云的地铁盾构隧道环缝识别方法,无需生成正射影像,充分利用盾构隧道既有特征点云,能够准确、快速地识别环缝位置,并在此基础上结合杭州市实际地铁工程进行环间错台检测以验证该方法。结果表明,相较于传统的隧道检测手段,该方法效率高,检测全面且监测结果能够达到工程应用的精度要求。     

基于三维激光扫描数据的地铁隧道断面测量

地铁主体施工完毕后为了对线路进行调线调坡,需要对地铁隧道进行断面测量,三维激光扫描与常规测量方法相比具有非接触式测量,可高密度采集空间三维点云数据等特点,为地铁断面测量提供了新的途径。本文基于Leica Scanstation 2扫描仪分析了三维激光扫描点云数据采集步骤和数据处理流程,阐述了基于点云数据的地铁断面测量方法,分析了三维激光扫描技术在隧道断面测量中应用的可行性。研究结果表明,这种高密度、高精度的隧道断面能够满足地铁调线调坡等方面的技术要求。     

基于车载式激光扫描的地铁隧道结构检测

本文针对地铁隧道结构检测的基本内容和要求,基于车载式激光扫描技术研究了地铁隧道结构的检测方法。采用车载激光扫描系统采集地铁隧道的点云数据,采用基于RANSAC算法和大小尺度法线算法的组合滤波方法对点云数据进行预处理,通过对隧道点云数据的切片、拟合、展开等处理,计算并分析了地铁隧道的断面变形、收敛值、错台值及渗漏值等。研究结果表明,采用车载式激光扫描技术可以快速地检测和分析地铁隧道结构的形变,适用于地铁隧道结构的定期检测和形变分析。     

基于移动三维扫描技术的隧道管片错台分析及应用

错台是地铁隧道的主要病害之一，通常是由于盾构机施工控制不好或是隧道荷载发生变化导致，错台的发生也会引起隧道收敛变形及渗水等其他病害。传统手段主要采用人工巡检等方式进行错台情况的检测，由于受夜间窗口期短的影响，该方法效率低，成果难以精确量化。研究采用基于轨道的隧道移动三维激光扫描系统对隧道错台进行检测，通过快速获取隧道三维点云生成正射影像，并基于正射影像进行管片的划分及里程的匹配，进而根据每一环的三维点云信息计算管片错台情况。以青岛地铁2号线为例，本文介绍了移动扫描技术在地铁隧道管片错台检测的应用情况，为该技术在其他隧道的推广应用提供了一定的借鉴意义。     

城市轨道交通盾构隧道病害空间分布特征量化研究

随着地铁的不断建设与投入使用,我国正在逐步进入地铁运营养护期,地铁病害检测与运营养护也逐渐得到重视。随着地铁运营年限的增加,病害也呈现加重趋势。通过三维激光扫描技术获取隧道病害全面信息,利用空间自相关性分析地铁隧道病害的地理空间分布特征,对于认识病害形成机理,防治病害具有重要意义。本文以某地铁隧道通过三维激光扫描所获得的水平收敛数据为基础,利用空间自相关分析法定量分析了病害在地理空间上的分布特征,以及与周边水文地质环境的关系。结果表明,隧道病害在地理空间分布上呈现显著的空间正相关与空间集聚特性,且病害严重区与隧道周边水文地质环境密切相关。本文结果为隧道病害地理空间分布特征研究、认识病害分布规律及后期病害治理提供了有效依据。     

多源监测数据在隧道结构服役状态评价中的研究与应用

地铁隧道服役状态决定了地铁行车与海量乘客的人身安全。本文基于三维激光扫描技术与传统监测技术，获取在役地铁隧道结构病害关键参数，并引入层次分析法，标定各个病害指标的权重关系，建立权重模型，使用多源检测获取的客观关键病害数据结合模糊综合评判，最终对地铁隧道的在役状态进行了综合评定，得到地铁隧道结构服役状态的评定值，并且通过大量的试验样本建立了地铁隧道服役状态评价信息化系统，取得了良好的行业应用效果。