主題為(wei) “測經緯天地，繪美麗(li) 中國”的第三屆全國測繪地理信息技術裝備展覽會(hui) 於(yu) 2013年10月24日-26日在武漢國際會(hui) 展中心舉(ju) 行，該會(hui) 議由中國測繪學會(hui) 與(yu) 中國儀(yi) 器儀(yi) 表行業(ye) 協會(hui) 測繪儀(yi) 器分會(hui) 主辦，由北京博乾國際會(hui) 展服務有限公司承辦，本會(hui) 邀請全國測繪儀(yi) 器生產(chan) 商、經銷商、服務商和用戶參加會(hui) 議。在“三維激光掃描儀(yi) 和移動測量係統”論壇上，瑞士安伯格技術公司產(chan) 品經理 Oliver與(yu) 大家分享了移動測量的先進技術。

以下是 Oliver的演講：

大家好！

       我們(men) 獲取的點雲(yun) 如同小麥一樣，它是很好的原材料，我們(men) 都知道麵包、蛋糕都是由小麥做成的，把點雲(yun) 比喻成原始材料，真正要想從(cong) 原始材料生產(chan) 出大家可以看得見、摸得著、吃得下、吃得香的麵包，裏麵就需要進行數據處理，包括數據挖掘，甚至在往下一步還要解決(jue) 問題，成果除了自己能看得懂，還要解決(jue) 問題，這樣我的生活就更加豐(feng) 富與(yu) 精彩了。之前很多專(zhuan) 家講了很多移動測量係統，就是把以前所不能做到的事情，以前單點測繪、三點測繪所描繪出來的世界是比較抽象與(yu) 零散的，但現在有了點雲(yun) ，有了海量的全景影像，有了智能的圖象識別軟件，甚至於(yu) 點雲(yun) 的軟件，我們(men) 工作效率應該是大大提高了，我們(men) 做麵包的產(chan) 量更高了，同時我們(men) 可以生產(chan) 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，就是我接下來要介紹的隧道的深層次應用。

       瑞士安伯格公司是一個(ge) 很專(zhuan) 業(ye) 的小型公司，人數不多，隻有兩(liang) 百多人，但非常專(zhuan) 業(ye) ，迄今為(wei) 止已經有三十年曆史。最主要的就是專(zhuan) 注於(yu) 隧道工程上的測量、勘察等，在測量方麵跟主題有關(guan) 的就是世界上第一台斷麵儀(yi) ，在七幾年就開始自動化斷麵測量，那個(ge) 時候全站儀(yi) 都還沒有出來的時候，瑞士安伯格已經在用自動斷麵儀(yi) 了。現如今掃描儀(yi) 就是在這個(ge) 基礎上更加快速、分辨率更高而已。今天要介紹的產(chan) 品，06年已經成型，到今天為(wei) 止已經有大量的應用，尤其是在國外，也會(hui) 介紹很多的案例。真正引入中國是2012年，與(yu) 北京數聯空間結成了合作夥(huo) 伴關(guan) 係，成為(wei) 瑞士安伯格國內(nei) 唯一代理，以後大家也會(hui) 看得到。

在TBM施工當中，隧道掃描技術可以給用戶帶來什麽(me) 實際價(jia) 值？

        這張圖顯示的是掃描儀(yi) 在TBM隧道施工中全生命周期都可以應用，第一個(ge) 就是開挖之後，就存在著很大的變型，變型就影響了後期的安全，這是需要進行監測和測量的。之後，變型還是在進一步變型的，也是需要測量；直到竣工時，整個(ge) 隧道真正成型，但它這個(ge) 時候不斷地沉降，還需要進行一定的監測，最主要的是需要一個(ge) 完全的、準確的定位數據，為(wei) 後期運營做準備。

       接下來我們(men) 說一下每個(ge) 階段有什麽(me) 樣的用途。首先就是剛剛開挖完了之後，區域的變形分析；環片橢圓分析也就是做檢測；然後竣工後進行軸線分析，竣工的軸線和設計軸線有偏差，這個(ge) 偏差會(hui) 造成工程有變化；然後就是變更管理，做工程的都知道，報的不高，但在工程當中申請很多變更，業(ye) 主最怕施工單位進行變更，如何控製變更，需要現場一些證據，掃描儀(yi) 就提供了很好很全麵的手段；然後就是運營監護，也是涉及到變形、裂縫、滲水的問題等。下麵一一展開，給大家講一些例子。

        為(wei) 什麽(me) 使用掃描儀(yi) 優(you) 越於(yu) 現有方法，如果我們(men) 用全站儀(yi) 做，你在隧道裏如何找一個(ge) 穩定點，當然有些通過大遙感，會(hui) 有一些相對穩定的點，但是你們(men) 看看，這種方法是離散的，很多傳(chuan) 統方法都是離散點，而且成本很高。我們(men) 把變形用色彩圖標注，這都是跟上一次比，一段時間內(nei) 的變形，從(cong) 中可以看出，明顯的有一個(ge) 黃色區域與(yu) 綠色區域，白色是兩(liang) 個(ge) 收斂點，恰恰這個(ge) 區域變形很小，而變形點正在旁邊。因為(wei) 專(zhuan) 家設檢測點的時候，也是帶有一定推斷和猜測，因為(wei) 我本身不知道哪個(ge) 地方會(hui) 變形，隻是猜想帶這個(ge) 區域內(nei) ，一般來說隻是劃定區域，他畫的這個(ge) 收斂點已經很接近了，但還是沒有檢測出來，傳(chuan) 統方法很多時候就是在做這種費時費力效果不顯著的方法。到現在我們(men) 找到了激光掃描，能夠從(cong) 根本上解決(jue) 此問題。

       前麵講的是開挖，這是相對變形環片和整個(ge) 隧道的質量，這裏麵一塊一塊是環比的，可以看出紅色是變形最大的地方，這是變形展開圖，這種方法是一種相對變形檢測的一種方法，這種方法就是在檢測隧道有沒有被壓扁，如果隧道是整體(ti) 沉降，沒有被壓扁，隧道還是健康的，隧道一個(ge) 是怕壓扁產(chan) 生開裂、滲水，結構破壞，另外就是產(chan) 生破位，所以相對變形我們(men) 用橢圓，設計是一個(ge) 圓，我們(men) 要檢測它與(yu) 圓偏離有多大。瑞士安伯格用的是最小二乘法計算方法，精度相當高，可以達到二毫米，符合地鐵檢測規範。

        我們(men) 都知道隧道軸線是個(ge) 特征，這個(ge) 特征很抽象，但實際上不存在，但它對隧道鋪設以及施工很重要。我們(men) 知道軌道鋪設在隧道裏麵，上麵淨空範圍嚴(yan) 格設計的，所以說實實在在的軌道開挖軸箱密切聯係就是鋪軌高度以及電線安裝。隧道裏麵設備很複雜，有很多線路，包括軌道上也有很多線路，中海達有智能鋪軌，實際上跟這個(ge) 也有關(guan) 係。我們(men) 今天關(guan) 注的軸線也是一個(ge) 很重要的關(guan) 鍵點。剛才這個(ge) 圖已經很直觀，通過激光掃描可以提取出正攝影像，對裂縫、滲水進行探測。國外很多案例就是把它作為(wei) 很重要的證據收取工具，包括對業(ye) 主來說，購買(mai) 了之後，在運營期還可以做變形、收斂的分析，為(wei) 監護工作保駕護航。整個(ge) 項目概況大家一目了然，不用介紹，這個(ge) 項目中瑞士安伯格不僅(jin) 做了隧道建設之前的檢測工作，現在每年一次的變形檢測也讓瑞士安伯格公司來做。這一張圖剛才已經出現過了，這個(ge) 隧道采用了最新型動態掃描技術，結合隧道掃描分析軟件分析其變形。實際上通過這個(ge) 項目，經過了大量數據驗證，比如說點雲(yun) 絕對精度，可以做到小於(yu) 一公分，而且斷麵精度小於(yu) 二毫米，從(cong) 圖上可以看出，主要變形集中在斷麵頂部和底部。

        這是瑞士聖哥達隧道，變形檢測為(wei) 其節省了一百萬(wan) 元。這條隧道有好幾個(ge) 世界第一，首先是世界最長，第二最大巒深，五個(ge) 工作斷麵同時開挖，800米深豎井，這是一個(ge) 創世界紀錄的項目。在這個(ge) 隧道裏麵專(zhuan) 門做過測試，分別開挖，然後澆灌混凝土，一個(ge) 分段裏麵可以減少15方混凝土，大概節省三千美金的成本，而且隻有五個(ge) 公分的差別，這是做軌道掃描在成本和提高效率方麵最直接的經濟效益的體(ti) 現。

       總結一下，今天結果得出一個(ge) 結論，激光掃描是一個(ge) 非常快速的方法，而且為(wei) 隧道施工控製變形提供了一個(ge) 非常好的數據采集和處理的方法。而且目前達到的精度已經可以完全達到目前使用的精度，斷麵精度達到二毫米，絕對精度達到十毫米。與(yu) 傳(chuan) 統測量方式相比有一個(ge) 很大的費用節省，由一個(ge) 離散點的測量到現在全麵測量，這個(ge) 飛躍還帶來了精度的提升，並沒有以犧牲精度為(wei) 代價(jia) ，精度反而變得更高，所以在混凝土用量上、超挖控製上，以及後續變形所帶來的安全隱患方麵，包括提前把隧道運行掃描出來，變形沒有達到一定程度時，比如我發現了變形，把變形原因排除了，這是目前業(ye) 主最為(wei) 關(guan) 心的，也是我們(men) 後續要努力的一個(ge) 方向。

        感謝論壇給我這樣一個(ge) 演講機會(hui) ，感謝大家的聆聽！如果有什麽(me) 問題歡迎大家做交流!