主題為“測(cè)經(jīng)緯天地，繪美麗中國(guó)”的第三屆全國(guó)測(cè)繪地理信息技術(shù)裝備展覽會(huì)于2013年10月24日-26日在武漢國(guó)際會(huì)展中心舉行，該會(huì)議由中國(guó)測(cè)繪學(xué)會(huì)與中國(guó)儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì)測(cè)繪儀器分會(huì)主辦，由北京博乾國(guó)際會(huì)展服務(wù)有限公司承辦，本會(huì)邀請(qǐng)全國(guó)測(cè)繪儀器生產(chǎn)商、經(jīng)銷(xiāo)商、服務(wù)商和用戶參加會(huì)議。在“三維激光掃描儀和移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)”論壇上，瑞士安伯格技術(shù)公司產(chǎn)品經(jīng)理 Oliver與大家分享了移動(dòng)測(cè)量的先進(jìn)技術(shù)。

以下是 Oliver的演講：

大家好！

       我們獲取的點(diǎn)云如同小麥一樣，它是很好的原材料，我們都知道面包、蛋糕都是由小麥做成的，把點(diǎn)云比喻成原始材料，真正要想從原始材料生產(chǎn)出大家可以看得見(jiàn)、摸得著、吃得下、吃得香的面包，里面就需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，包括數(shù)據(jù)挖掘，甚至在往下一步還要解決問(wèn)題，成果除了自己能看得懂，還要解決問(wèn)題，這樣我的生活就更加豐富與精彩了。之前很多專家講了很多移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，就是把以前所不能做到的事情，以前單點(diǎn)測(cè)繪、三點(diǎn)測(cè)繪所描繪出來(lái)的世界是比較抽象與零散的，但現(xiàn)在有了點(diǎn)云，有了海量的全景影像，有了智能的圖象識(shí)別軟件，甚至于點(diǎn)云的軟件，我們工作效率應(yīng)該是大大提高了，我們做面包的產(chǎn)量更高了，同時(shí)我們可以生產(chǎn)出更美味的啤酒，最典型的就是街景地圖。還有一些特殊的啤酒，就是我接下來(lái)要介紹的隧道的深層次應(yīng)用。

       瑞士安伯格公司是一個(gè)很專業(yè)的小型公司，人數(shù)不多，只有兩百多人，但非常專業(yè)，迄今為止已經(jīng)有三十年歷史。最主要的就是專注于隧道工程上的測(cè)量、勘察等，在測(cè)量方面跟主題有關(guān)的就是世界上第一臺(tái)斷面儀，在七幾年就開(kāi)始自動(dòng)化斷面測(cè)量，那個(gè)時(shí)候全站儀都還沒(méi)有出來(lái)的時(shí)候，瑞士安伯格已經(jīng)在用自動(dòng)斷面儀了?，F(xiàn)如今掃描儀就是在這個(gè)基礎(chǔ)上更加快速、分辨率更高而已。今天要介紹的產(chǎn)品，06年已經(jīng)成型，到今天為止已經(jīng)有大量的應(yīng)用，尤其是在國(guó)外，也會(huì)介紹很多的案例。真正引入中國(guó)是2012年，與北京數(shù)聯(lián)空間結(jié)成了合作伙伴關(guān)系，成為瑞士安伯格國(guó)內(nèi)唯一代理，以后大家也會(huì)看得到。

在TBM施工當(dāng)中，隧道掃描技術(shù)可以給用戶帶來(lái)什么實(shí)際價(jià)值？

        這張圖顯示的是掃描儀在TBM隧道施工中全生命周期都可以應(yīng)用，第一個(gè)就是開(kāi)挖之后，就存在著很大的變型，變型就影響了后期的安全，這是需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)和測(cè)量的。之后，變型還是在進(jìn)一步變型的，也是需要測(cè)量；直到竣工時(shí)，整個(gè)隧道真正成型，但它這個(gè)時(shí)候不斷地沉降，還需要進(jìn)行一定的監(jiān)測(cè)，最主要的是需要一個(gè)完全的、準(zhǔn)確的定位數(shù)據(jù)，為后期運(yùn)營(yíng)做準(zhǔn)備。

       接下來(lái)我們說(shuō)一下每個(gè)階段有什么樣的用途。首先就是剛剛開(kāi)挖完了之后，區(qū)域的變形分析；環(huán)片橢圓分析也就是做檢測(cè)；然后竣工后進(jìn)行軸線分析，竣工的軸線和設(shè)計(jì)軸線有偏差，這個(gè)偏差會(huì)造成工程有變化；然后就是變更管理，做工程的都知道，報(bào)的不高，但在工程當(dāng)中申請(qǐng)很多變更，業(yè)主最怕施工單位進(jìn)行變更，如何控制變更，需要現(xiàn)場(chǎng)一些證據(jù)，掃描儀就提供了很好很全面的手段；然后就是運(yùn)營(yíng)監(jiān)護(hù)，也是涉及到變形、裂縫、滲水的問(wèn)題等。下面一一展開(kāi)，給大家講一些例子。

        為什么使用掃描儀優(yōu)越于現(xiàn)有方法，如果我們用全站儀做，你在隧道里如何找一個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)，當(dāng)然有些通過(guò)大遙感，會(huì)有一些相對(duì)穩(wěn)定的點(diǎn)，但是你們看看，這種方法是離散的，很多傳統(tǒng)方法都是離散點(diǎn)，而且成本很高。我們把變形用色彩圖標(biāo)注，這都是跟上一次比，一段時(shí)間內(nèi)的變形，從中可以看出，明顯的有一個(gè)黃色區(qū)域與綠色區(qū)域，白色是兩個(gè)收斂點(diǎn)，恰恰這個(gè)區(qū)域變形很小，而變形點(diǎn)正在旁邊。因?yàn)閷＜以O(shè)檢測(cè)點(diǎn)的時(shí)候，也是帶有一定推斷和猜測(cè)，因?yàn)槲冶旧聿恢滥膫€(gè)地方會(huì)變形，只是猜想帶這個(gè)區(qū)域內(nèi)，一般來(lái)說(shuō)只是劃定區(qū)域，他畫(huà)的這個(gè)收斂點(diǎn)已經(jīng)很接近了，但還是沒(méi)有檢測(cè)出來(lái)，傳統(tǒng)方法很多時(shí)候就是在做這種費(fèi)時(shí)費(fèi)力效果不顯著的方法。到現(xiàn)在我們找到了激光掃描，能夠從根本上解決此問(wèn)題。

       前面講的是開(kāi)挖，這是相對(duì)變形環(huán)片和整個(gè)隧道的質(zhì)量，這里面一塊一塊是環(huán)比的，可以看出紅色是變形最大的地方，這是變形展開(kāi)圖，這種方法是一種相對(duì)變形檢測(cè)的一種方法，這種方法就是在檢測(cè)隧道有沒(méi)有被壓扁，如果隧道是整體沉降，沒(méi)有被壓扁，隧道還是健康的，隧道一個(gè)是怕壓扁產(chǎn)生開(kāi)裂、滲水，結(jié)構(gòu)破壞，另外就是產(chǎn)生破位，所以相對(duì)變形我們用橢圓，設(shè)計(jì)是一個(gè)圓，我們要檢測(cè)它與圓偏離有多大。瑞士安伯格用的是最小二乘法計(jì)算方法，精度相當(dāng)高，可以達(dá)到二毫米，符合地鐵檢測(cè)規(guī)范。

        我們都知道隧道軸線是個(gè)特征，這個(gè)特征很抽象，但實(shí)際上不存在，但它對(duì)隧道鋪設(shè)以及施工很重要。我們知道軌道鋪設(shè)在隧道里面，上面凈空范圍嚴(yán)格設(shè)計(jì)的，所以說(shuō)實(shí)實(shí)在在的軌道開(kāi)挖軸箱密切聯(lián)系就是鋪軌高度以及電線安裝。隧道里面設(shè)備很復(fù)雜，有很多線路，包括軌道上也有很多線路，中海達(dá)有智能鋪軌，實(shí)際上跟這個(gè)也有關(guān)系。我們今天關(guān)注的軸線也是一個(gè)很重要的關(guān)鍵點(diǎn)。剛才這個(gè)圖已經(jīng)很直觀，通過(guò)激光掃描可以提取出正攝影像，對(duì)裂縫、滲水進(jìn)行探測(cè)。國(guó)外很多案例就是把它作為很重要的證據(jù)收取工具，包括對(duì)業(yè)主來(lái)說(shuō)，購(gòu)買(mǎi)了之后，在運(yùn)營(yíng)期還可以做變形、收斂的分析，為監(jiān)護(hù)工作保駕護(hù)航。整個(gè)項(xiàng)目概況大家一目了然，不用介紹，這個(gè)項(xiàng)目中瑞士安伯格不僅做了隧道建設(shè)之前的檢測(cè)工作，現(xiàn)在每年一次的變形檢測(cè)也讓瑞士安伯格公司來(lái)做。這一張圖剛才已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)了，這個(gè)隧道采用了最新型動(dòng)態(tài)掃描技術(shù)，結(jié)合隧道掃描分析軟件分析其變形。實(shí)際上通過(guò)這個(gè)項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)了大量數(shù)據(jù)驗(yàn)證，比如說(shuō)點(diǎn)云絕對(duì)精度，可以做到小于一公分，而且斷面精度小于二毫米，從圖上可以看出，主要變形集中在斷面頂部和底部。

        這是瑞士圣哥達(dá)隧道，變形檢測(cè)為其節(jié)省了一百萬(wàn)元。這條隧道有好幾個(gè)世界第一，首先是世界最長(zhǎng)，第二最大巒深，五個(gè)工作斷面同時(shí)開(kāi)挖，800米深豎井，這是一個(gè)創(chuàng)世界紀(jì)錄的項(xiàng)目。在這個(gè)隧道里面專門(mén)做過(guò)測(cè)試，分別開(kāi)挖，然后澆灌混凝土，一個(gè)分段里面可以減少15方混凝土，大概節(jié)省三千美金的成本，而且只有五個(gè)公分的差別，這是做軌道掃描在成本和提高效率方面最直接的經(jīng)濟(jì)效益的體現(xiàn)。

       總結(jié)一下，今天結(jié)果得出一個(gè)結(jié)論，激光掃描是一個(gè)非常快速的方法，而且為隧道施工控制變形提供了一個(gè)非常好的數(shù)據(jù)采集和處理的方法。而且目前達(dá)到的精度已經(jīng)可以完全達(dá)到目前使用的精度，斷面精度達(dá)到二毫米，絕對(duì)精度達(dá)到十毫米。與傳統(tǒng)測(cè)量方式相比有一個(gè)很大的費(fèi)用節(jié)省，由一個(gè)離散點(diǎn)的測(cè)量到現(xiàn)在全面測(cè)量，這個(gè)飛躍還帶來(lái)了精度的提升，并沒(méi)有以犧牲精度為代價(jià)，精度反而變得更高，所以在混凝土用量上、超挖控制上，以及后續(xù)變形所帶來(lái)的安全隱患方面，包括提前把隧道運(yùn)行掃描出來(lái)，變形沒(méi)有達(dá)到一定程度時(shí)，比如我發(fā)現(xiàn)了變形，把變形原因排除了，這是目前業(yè)主最為關(guān)心的，也是我們后續(xù)要努力的一個(gè)方向。

        感謝論壇給我這樣一個(gè)演講機(jī)會(huì)，感謝大家的聆聽(tīng)！如果有什么問(wèn)題歡迎大家做交流!