朱霞 李芳凝 张蕴明

摘要：轨道交通的车站及隧道由于其本身的地下性及结构复杂等特点，给建模工作带来很大的困扰，此外，传统的轨道交通测量、监测手段存在作业复杂、工程进度慢、容易出错的缺陷，利用三维激光扫描技术的优势，在研究目前轨道交通工程中测量、监测的作业模式的基礎上，提出了其在轨道交通行业的车站及隧道三维建模、整体结构变形监测等领域中的作业思路。

关键词：三维激光扫描；轨道交通工程；应用

引言

轨道交通的车站及隧道由于其本身的地下性及结构复杂等状况，给建模工作带来很大的困扰，依靠传统的图纸资料难以建出准确的、真实的三维模型及场景；同时，传统的轨道交通测量、监测手段也存在作业复杂、工程进度慢、容易出错的缺陷，本文利用三维激光扫描技术获取点云数据速度快、精度高的优势，提出了其在轨道交通行业中车站及隧道三维建模、整体结构变形监测等领域中的作业思路，本文详细介绍了两种方法的工作流程，并通过实例数据进行分析实验，为今后类似的工程提出了经验参考。

1结构变形监测

1.1结构变形监测的常规方法

这里仅讨论车站及隧道的平面测量和纵断面测量工作。目前的方法总结起来大致分为以下步骤：

（1）选择测量基准点：选择隧道内变形区域以外稳固的基标作为测量的基准点，观测区域两端各选择2个铺轨基标作为基准点。

（2）布设控制网：以选择的基标点为起始依据布设平面控制网或高程基准网。

（3）测点布设：目前根据工程经验常规做法是每隔6米布设平面测点或水准测点。

（4）观测：对于平面测量，将全站仪架设于选定的控制点上，采用测回法测量各线路平面测量点，每一观测点均测角测距各一测回，以保证测点位置的准确性；对于纵断面测量，依据高程基准点采用附合水准路线的形式，按二等水准外业要求进行观测。

1.2常规结构变形监测方法存在的问题

目前的监测方法是一种“点点测量、以点带面”的工作方式。这种方式可总结为，通过监测少量观测点的位移情况，将各个观测点的位移变化情况连接成折线图，从而反映整体变形情况。如观测点布设多了，则整体的监测质量会有所提高，但观测工作量也随之增加了；如观测点布设少了，虽然观测工作量少了，但无疑也会造成整体的监测质量下降。这种点点观测的方式，总会漏掉其他有位移变化的点。

1.3基于三维激光扫描技术的结构整体变形监测方法

结构整体变形监测的思想是：利用三维激光扫描技术获取待监测车站及隧道的点云数据，建立三角网模型，通过不同时期的模型匹配，发现模型的变化情况，从而得出车站及隧道的结构形变情况。

3 结语

使用三维激光扫描技术进行隧道的三维建模和结构变形监测工作，是把高新技术应用在传统测量工作中的一个过程，也是对现有技术手段的一个有力补充。在隧道和车站的三维建模上，三维激光扫描仪采用形测量方式，获取被测量目标的大量三维点，满足了高精度逆向工程对三维点的数据量的要求；在结构监测方面，利用激光扫描的先进性，引入了结构整体监测的概念，对比原有的技术方法，结构变形处一目了然，对于分析结构变形的原因，具有很大的指导作用。