实测案例

1．仪器的选用

仪器选用我院拥有的美国FAROFocus3D扫描仪，如图1所示。这款扫描仪每秒最大扫描976000点，25m内的系统距离误差不大于±2mm。

2．数据采集

(1)扫描参数设定

根据以往的工作经验，整个数据采集工作选用中等速度和质量进行，分辨率设为1/5，质量设为4X，一个测站的扫描时间大约为6min30s。

(2)仪器设站及标靶球的摆放

考虑到数据采集精度及仪器的有效距离，每个测站间隔大约30m，试验段区域左右线一共摆放了6站。在试验段的两端分别摆放不同数量的标靶球，用以辨认测量区域范围。在每两个测站之间，摆放3个以上的标靶球，注意标靶球应避免在一个平面内，以免影响拼站精度。图2为扫描工作中标靶球的摆放。

3．数据处理

(1)点云拼接和噪点处理

利用仪器配套的FaroSense点云后处理软件进行测站拼接。并在Cyclone软件中删除噪点。

(2)三角网模型的建立

在Geomagic软件选定合适的参数对处理好的点云数据建立三角网模型。隧道的点云视图和三角网模型视图分别如图3、图4。

(3)中心线提取及断面输出

利用RealWorksSurvey软件对隧道模型进行中心线的提取并按每隔2个环片输出中心线法线方向的断面图，成果为DWG格式，如图5、图6所示。

(4)半径的量取

在CAD软件中，由断面图中心点分别沿正左、左45°、正上、右45°、正右5个方向量取半径值。如图7所示。

成果分析

(1)扫描仪获取数据分析

将不同断面各个方向的半径值统计成表格，并生成折线图。可以看出正上方的半径值明显小于其他方向上的半径值，遵循上下缩小，两侧扩大的隧道收敛一般规律。图8为生成的半径直线图。通过统计图可以看出，隧道断面各方向上的平均半径在2．72m左右，其中顶部方向的半径值基本上在2．70～2．71m之间，其他方向上的半径值在2．72～2．74m之间，结果满足隧道收敛测量要求如图9所示。

(2)扫描仪模式同全站仪模式数据比较

选用本次扫描仪测量获取的数据同前期用全站仪测量获取的数据进行比较，由于全站仪获取的数据是按等距离米数进行隧道断面切割的，而不是按环片数截取的，所以这里只是选取位置接近的地方进行比较。比较成果如下图所示。从比较结果来看，扫描仪获取的数据和全站仪获取的数据虽然在数值上会有一些差别，但变化趋势基本上一致。

本文作者：张蕴明马全明李丞鹏耿长良李响作者单位：北京城建勘测设计研究院有限责任公司