ZF仪业精于专地铁隧道方案实用教案

1、背景(bijng)近年来，全国各大城市的地铁建设火热开工，而地铁也成为城际交通的主导，成为人们的主要出行工具，地铁沿线配套的高楼林立，商业繁荣，而在这之下蛛网密布的地铁线路(xinl)的安全运行也成为管理部门非常重视的难题。第1页/共64页第一页，共65页。背景(bijng)上海地铁总长目前(mqin)增至567公里，规模跃居世界第一，车站共计331座。第2页/共64页第二页，共65页。背景(bijng)预计2020年上海地铁(dti)网路总规模可达877公里。第3页/共64页第三页，共65页。背景(bijng)早期监测方式(fngsh)1.设备：收敛计、全站仪、水准仪2.原理：测定监测点坐标

2、，计算水平收敛3.方法：布点，测量，数据对比，图表分析4.精度： 1mm至10mm不等第4页/共64页第四页，共65页。背景(bijng)存在(cnzi)的问题1.只能单点测量，需要采集大量数据；2.需要严格对中整平，误差风险增大；3.需要多测回才能提高精度，效率不高；4.免棱镜测量精度较低。第5页/共64页第五页，共65页。三维激光(jgung)扫描仪三维激光扫描技术始于上世纪九十年代中期快速获取大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息通过软件计算出三维数据收敛变形监测(jin c)(jin c)方面完全可以引入三维激光扫描技术第6页/共64页第六页，共65页。推荐(tujin)方案第7

3、页/共64页第七页，共65页。外业方案(fng n)外业采集收集数据资料（包括(boku)控制点、点位图、作业时间段）布设标靶球设备对中整平设置参数（分辨率和质量）并扫描第8页/共64页第八页，共65页。内业处理(chl)数据预处理(chl)（Z+F LaserControl专业版软件）a.转存数据（ USB存储介质）b.拼站（自动拼接标靶）c.平差（最小二乘法）d.数据格式转化（可导出LAS、TXT、PTC、DXF等通用格式）隧道(sudo)成果第9页/共64页第九页，共65页。 隧道施工过程中控制隧道轴线是首先需要保证的，在隧道施工过程中，因处于地下环境没有外界参照进行定位，只能(zh n

4、n)依靠仪器定位。当地质条件不好时，掘进机意外下沉带来实际轴线与设计轴线偏差较大时对施工的影响尤其严重。3DReshaper可以通过三维点云数据自动提取隧道的实际中线 1.基于点云提取中心线 2.通过点云自动构建网格，提取中心线。隧道(sudo)成果第10页/共64页第十页，共65页。隧道施工过程中，严重的超欠挖将影响隧道的施工成本(chngbn)和其长期安全稳定。因此对超欠挖的控制对隧道施工同样意义重大，3DReshaper可将隧道的三维数据快速构建mesh网格，用生成的网格与设计数据进行比对，获得实际施工超欠挖体积与设计体积的偏差，获得的数据可以作为施工检测的依据或依照检测数据调整施工方案

5、节省施工成本(chngbn)。隧道(sudo)成果第11页/共64页第十一页，共65页。二衬的施工平整度直接关系到防水层铺设的效果和寿命。3DReshaper可以将隧道数据展开(zhn ki)并分析隧道壁的平整度 ，以色阶的方式直观的显示出隧道每个部分的平整情况，帮助我们提升施工质量。隧道(sudo)成果第12页/共64页第十二页，共65页。 隧道断面测量是传统隧道施工监测(jin c)、竣工验收、质量控制等工作最常用的方法。施工过程中，可通过断面测量确定超欠挖、检验施工是否符合设计要求；运营过程中，则可以通过不同时期的数据对比，观察隧道的形变。传统方式可采用全站仪进行断面测量。而使用3DRe

6、shaper软件配合三维激光扫描仪工作，软件可以自动提取三维扫描数据中与隧道轴线向垂直的断面。隧道(sudo)成果第13页/共64页第十三页，共65页。 通过对不同时期断面数据的对比，可以随时监测隧道的形变，同样可以用在施工或验收工作中作为检验施工是否符合设计标准的依据。3DReshaper同样提供了环片自动对比检测的功能(gngnng)。通过这个功能(gngnng)，可以自动检测施工质量或变形情况。例如： 施工过程中的超欠挖检测隧道(sudo)成果第14页/共64页第十四页，共65页。隧道(sudo)成果 这些(zhxi)断面及其对比数据可导出至AutoCAD中，用于其他专业应用，同时还可以

7、生成专业的报表，供工程师或现场施工人员查阅。第15页/共64页第十五页，共65页。公司简介Zoller + Frhlich Zoller + Frhlich 公司公司(n s)(n s)（简称（简称Z+FZ+F）于）于19631963年在德国年在德国WangenWangen市成立。市成立。早在上世纪九十年代早在上世纪九十年代Z+FZ+F公司公司(n s)(n s)就就就开始了激光测量技术的研究，并于就开始了激光测量技术的研究，并于19881988年年1111月被授予了月被授予了鲁道夫鲁道夫 埃贝勒奖。埃贝勒奖。第16页/共64页第十六页，共65页。1992LSR Kamera 第一台静态(jn

8、gti)扫描仪1998Scene Modeller 2002IMAGER 5003第一台三维扫描仪 2006IMAGER 5006 2007PROFILER 6000第一台断面(dun min)扫描仪2009IMAGER 5006 EX 防爆(fn bo)系列2010IMAGER 50102011PROFILER 90122012IMAGER 5010C旗舰产品因为精准 所以真实历史沿革第17页/共64页第十七页，共65页。5006EX90125006h5010旗舰版 5010C产品(chnpn)体系第18页/共64页第十八页，共65页。扫描(somio)速率：101万点/秒（Max）高效(o

9、 xio)快速(kui s)热启动产品特点第19页/共64页第十九页，共65页。分辨率：0.1毫米(ho m)精准(jn zhn)精度(jn d)：0.3毫米（10米，80%）产品特点第20页/共64页第二十页，共65页。激光等级(dngj)：1级安全激光安全(nqun)产品(chnpn)特点第21页/共64页第二十一页，共65页。产品(chnpn)原理Z+F 5010视野(shy)范围:320 x 360第22页/共64页第二十二页，共65页。Z+F 5010全智能触屏界面(jimin)一触即扫产品(chnpn)原理第23页/共64页第二十三页，共65页。数据存储 内置：64GB 闪存卡 外

10、置 264GB USB闪存驱动器对中整平 激光垂准仪 双轴补偿仪通讯接口 2USB接口 LEMO 9芯/7芯连接口 I-Cam及GPS等外部传感器接口产品(chnpn)结构第24页/共64页第二十四页，共65页。两种工程模式 固定(gdng)摆站移动(ydng)架站工作(gngzu)模式第25页/共64页第二十五页，共65页。案例名称(mngchng)：地铁隧道收敛变形监测案例时间：2014年3月5日凌晨1:00案例地点：上海地铁16号线使用仪器：Z+F IMAGER 5010C人员配备：外业3人、内业1人作业时间：外业2小时、内业3小时成果需求：点云数据、隧道中轴线、 断面图、精度报告隧道(

11、sudo)工程第26页/共64页第二十六页，共65页。数据后处理采用第三方软件3D Resharper，此软件是一款专门处理3D点云数据的软件。软件解决方案覆盖了所有的点云、3D网格、曲面重建、监测、检测及逆向工程等方面(fngmin)。在隧道方面(fngmin)的应用可根据隧道的扫描数据自动拟合出地铁隧道的中轴线。隧道(sudo)工程第27页/共64页第二十七页，共65页。 横断面(dun min)数据可清晰反映各个区域的变形量，方便分析和评估变形带来的安全隐患。同时对于施工工程，也可以反映出欠开挖和超开挖情况，更好地指挥现场施工。隧道的断面(dun min)数据同时可以生成专属的报告，以数

12、字形式表现，同时也可以用图表反映出隧道的形变量值。隧道(sudo)工程第28页/共64页第二十八页，共65页。案例名称：钢结构尺寸检测及预拼装(pn zhun)案例时间：2014年5月15日10:30案例地点：天津市塘沽一大街周大福工地使用仪器：Z+F IMAGER 5010人员配备：外业1人、内业1人作业时间：外业30分钟、内业2小时成果需求：结构尺寸量测、精度分析及报告钢结构尺寸检测(jin c)及预拼装第29页/共64页第二十九页，共65页。 在检测软件中，可以基于三维点云数据进行建模，同时可将设计的钢构件模型导入此软件中，根据数模上选取(xunq)的特征位置在构件相对应的位置自动创建基

13、准特征，再进行定位基准的拟合，即可将点云数据和模型数据重合在一起。钢结构尺寸检测(jin c)及预拼装第30页/共64页第三十页，共65页。案例名称：钢结构预拼装案例时间：2014年7月15日10:30案例地点：天津市塘沽一大街周大福工地使用仪器：Z+F IMAGER 5010人员配备：外业1人、内业1人作业时间：外业30分钟、内业8小时成果需求：钢结构装配预拼装，检测( jin c)钢结构组件安装可行性。钢结构尺寸(ch cun)检测及预拼装第31页/共64页第三十一页，共65页。在CATIA装配平台中，对已组装(z zhun)好钢结构装配件进行各种分析及检测。钢结构尺寸检测(jin c)及

14、预拼装第32页/共64页第三十二页，共65页。 案例名称：建筑施工质量检测 案例时间：2014年7月8日9:30 案例地点：上海迪斯尼XXX主题城堡 使用仪器：Z+F IMAGER 5010 人员配备：外业2人、内业1人 作业时间：外业3小时、内业8小时 成果(chnggu)需求：建筑施工质量精度分析及报告建筑施工质量(zhling)检测第33页/共64页第三十三页，共65页。在检测软件中利用现场采集的实际(shj)数据与设计数据进行三维对比，检测偏差尺寸及精度建筑施工质量(zhling)检测第34页/共64页第三十四页，共65页。案例名称：敦煌莫高窟96号窟文物保护案例时间：2013年8月1

15、2月案例地点：甘肃敦煌莫高窟使用仪器(yq)：Z+F IMAGER 5010C人员配备：外业2人、内业1人作业时间：外业8天、内业1月成果需求：点云数据存档、三维模型建设数字化展馆、DLG成果验收古建筑保护(boh)第35页/共64页第三十五页，共65页。采用基于CAD平台的PointShape软件，可直接快速导入点云数据，对点云进行切片，可描画(miohu)二维线画图。基于扫描仪的三维点云数据，利用Geomagic Qualify软件对佛像进行三维建模，分别需要进行抽稀、去噪、删除孤点、统一采样、封装、补洞、合并等步骤，最后生成三维模型。古建筑保护(boh)第36页/共64页第三十六页，共6

16、5页。案例时间：2014年4月1日15:00案例地点：天津(tin jn)国土资源与房屋职业学院图书馆使用仪器：Z+F IMAGER 5010C人员配备：外业2人、内业1人作业时间：外业1小时30分钟、内业线画图4小时、建模8小时成果需求：点云数据、三维模型、DLG成果现代(xindi)建筑三维建模第37页/共64页第三十七页，共65页。采用Z+F LaserControl软件对数据进行去噪、拼接，拼接完精度达到5mm，然后将数据导出*.asc格式。采用基于CAD平台的PointShape软件，将*.asc格式的数据导入软件进行二维线画图的制作(zhzu)。由于此软件能够方便地进行切片，再使用

17、适配面功能，可在不同视角进行二维图的制作(zhzu)。现代(xindi)建筑三维建模第38页/共64页第三十八页，共65页。案例名称：无锡开源(ki yun)大桥全局建模及桥梁健康监测案例时间：2014年1月23日9:00-20:00案例地点：江苏省无锡市开源(ki yun)大桥使用仪器：Z+F IMAGER 5006H人员配备：外业2人、内业1人作业时间：外业11小时、内业3天成果需求：基于点云数据三维建模存档，后期基于此成果进行桥梁健康监测桥梁(qioling)检测第39页/共64页第三十九页，共65页。采用Z+F LaserControl软件对数据进行去噪、拼接，然后将数据导出*.asc

18、格式。采用基于3DMAX平台的M-cloud软件，可方便(fngbin)将*.asc格式的数据导入软件进行三维建模，可导入数以亿计的点云数据。使用Geomagic Qualify软件对基准数据与不同时期点云数据做对比分析。桥梁(qioling)检测第40页/共64页第四十页，共65页。水闸形变(xngbin)分析案例名称：上海某水闸案例时间：2014年4月5日9:00-12:00使用仪器：Z+F IMAGER 5010c人员配备：外业2人、内业1人作业时间：外业3小时、内业3天成果需求：基于点云数据(shj)比对分析关键结构形变检测、三维建模存档实现数字化管理，后期定制综合管理平台，对全市20

19、00余座水闸进行系统化管理第41页/共64页第四十一页，共65页。水闸(shuzh)形变分析点云数据包含了水闸金属结构以及混凝土结构的位置信息(xnx)以及颜色信息(xnx)。以此为基础就可以利用软件分析其结构偏差、沉降情况、受力情况、外形损伤、裂缝等信息(xnx)。第42页/共64页第四十二页，共65页。水闸(shuzh)形变分析 在关心(gunxn)位置做截面，分析截面上的二维偏差。第43页/共64页第四十三页，共65页。 所有的三维偏差和2D、3D尺寸信息最后会生成一份报告，报告会以偏差统计表格、柱状图、色谱偏差图的形式，表现检测位置(wi zhi)的整体偏差信息，以及尺寸信息。水闸形变

20、(xngbin)分析第44页/共64页第四十四页，共65页。后期(huq)可以以扫描仪点云数据、模型数据建立水闸数据库管理系统，管理整个地区所有水闸的三维信息。其特点有：1、水闸数据统筹管理2、不同时期三维偏差信息管理3、水位淹没分析等三维数据分析4、网络发布数据5、内嵌点云浏览、模型浏览，满足不同层次用户的需求水闸(shuzh)形变分析第45页/共64页第四十五页，共65页。数字(shz)工厂案例名称：上海金山石化案例时间：2014年2月21日9:00-20:00使用仪器：Z+F IMAGER 5010人员配备：外业2人、内业2人作业时间：外业11小时(xiosh)、内业7天成果需求：基于点

21、云数据三维建模存档实现数字化管线，后期定制综合管理平台，对厂区内管线、大型设备进行管理第46页/共64页第四十六页，共65页。数字(shz)工厂第47页/共64页第四十七页，共65页。案例名称：铁矿竖井破损检测案例时间：2014年3月15日10:30案例地点：山东昌邑郑家坡铁矿使用仪器：Z+F IMAGER 5010C人员配备：外业2人、内业1人作业时间：外业3小时30分钟、内业2小时20分钟数据成果：通过(tnggu)三维扫描数据查看并量测竖井破损状况及尺寸矿下溜井检测(jin c)第48页/共64页第四十八页，共65页。采用LaserControl软件对点云数据进行去噪、拼接(pn ji)

22、，用时约2小时，精度在5cm以内。导入*.asc格式，然后导入Geomagic Qualify中，抽稀、去噪、封装，生成三维模型。矿下溜井检测(jin c)第49页/共64页第四十九页，共65页。案例(n l)名称：采空区体积计算案例(n l)时间：2014年5月14日10:30案例(n l)地点：云南河池市高峰矿使用仪器：Z+F IMAGER 5006H人员配备：外业1人、内业1人作业时间：外业1小时30分钟、内业30分钟使用软件：LaserControl、Geomagic Qualify数据成果：通过三维扫描数据量测采空区尺寸并计算体积矿下采空区检测(jin c)第50页/共64页第五十页

23、，共65页。经过Z+F LaserControl拼接处理后的点云数据可以直接导入Geomagic软件，将点云数据抽希并进一步去噪，最后生成(shn chn)封闭三角网模型，即可自动计算体积和剖面图。矿下采空区检测(jin c)第51页/共64页第五十一页，共65页。铁轨(tiju)检测 案例名称：铁轨三维偏差(pinch)检测 案例时间：2013年12月 案例地点：遵义 使用仪器：Z+F IMAGER 5010 人员配备：外业2人、内业1人 作业时间：外业2小时、内业2小时 成果需求：点云数据、三维偏差(pinch)、角度偏差(pinch)、精度报告 第52页/共64页第五十二页，共65页。

24、点云与模型(mxng)数据铁轨(tiju)检测案例第53页/共64页第五十三页，共65页。 三维偏差(pinch)色谱分析铁轨检测(jin c)案例第54页/共64页第五十四页，共65页。 轨道(gudo)二维截面分析 2D尺寸分析铁轨检测(jin c)案例第55页/共64页第五十五页，共65页。2021-12-17Z+F带给我们(w men)什么？部分(b fen)客户名单单位应用方向上海建工集团迪斯尼项目检测、BIM应用浙江余杭测量队竣工测量、日照分析上海豪斯岩土勘察设计有限公司竣工测量、日照分析、地下空间上海现代设计集团钢结构BIM应用沈阳建筑大学 地下空间研究天津房屋职业技术学院 建筑

25、结构分析、BIM应用中交隧道工程局有限公司 高铁隧道安全分析吉林建筑学院 古建筑保护研究上海电气 精密设备安装分析上海国核 管道分析武汉大学 用于各类扫描仪对比分析研究上海海事大学 船体分析第56页/共64页第五十六页，共65页。2021-12-17 Z+F在中国设立技术服务中心，提供24小时免费服务热线、 全国(qun u)30多家办事处，提供全方位保姆式服务 一个月包退、三个月包换的保障服务 终身提供备用机，免除用户后顾之忧Z+F带给我们(w men)什么？服务(fw)优势相信我们，相信我们， 就是相信你们自己！就是相信你们自己！第57页/共64页第五十七页，共65页。上海华测导航(doh

26、ng)技术有限公司简介 华测（全称上海华测导航技术有限公司）是专注于国产GNSS研发、生产、销售于一体的高新技术产业集团。公司一直以“振兴中华，测绘天下”为己任，以创“国际领先水平”为目标。 为迎接三维时代的到来，华测2011年专门成立研发队伍自行(zxng)研发三维扫描仪及移动测量系统。2013，成立了移动测绘事业部，主要业务有代理三维激光扫描仪、车载移动测绘系统、相关软件等；工程服务项目的合作与实施；系统的定制与咨询。目前公司已经取得了美国TOPCON移动测绘产品的总代、德国Z+F三维扫描产品的总代，主要负责产品的销售、技术支持、产品维修等。部门现已有10多人的技术团队，10人左右的研发力

27、量，全方位地为客户提供解决方案。第58页/共64页第五十八页，共65页。项目上海华测导航技术有限公司注册资本6000人员规模500管理认证ISO9001:2008研发实力及证明软件著作权发明专利代理级别中国一级代理，授权服务中心诚信经营3A项目实力不少于50个项目经验整体方案全国项目经验丰富服务响应能力本地化公司、全国服务网络，快速响应重点企业上海市著名商标上海市卫星导航联盟盟主上海市重点新产品国家科技部专项支持单位青浦区重点企业科委、经信委项目上海科委、经信委项目每年项目在联合研发目前签订联合研发和达成联合研发的高校和企业有武汉大学、同济大学、东南大学、中国矿大、北京工业大学等；天宝、公司(n s)基本情况第59页/共64页第五十九页，共65页。研发(yn f)方向华测的营销理念不仅仅是硬件供应商，我们是及硬件、软件、解决方案、定制化研发于一体的全方位解决方案供应商。我们拥有多名资深专家带领的三维软件研发队伍，目前为止根据用户提出的具体需求已成功研发出6款专业三维处理软件我方承诺