摘要：现阶段，我国进行隧道工程的地质环境更加复杂且施工条件也相对恶劣，因此对隧道工程监测技术也有了更高的要求。以往我们所使用的测量技术多属于单点式，其局限性相对较大，但是三维激光扫描技术可以对复杂的地质情况进行精细的扫描，以获得更多的三维激光点云数据并且在这些云数据的基础上构建三维模型，以保证隧道工程监测的科学性与顺利性。
关键词：三维激光扫描技术；隧道工程监测；应用
前言：结合隧道工程的开挖及支护的要求和关键控制点，通过对三维扫描仪的数据采集、数据处理和处理结果评估分析等项的应用重组和剖析，提出了及时准确实施高精度数据采集的内容和方法，以及有针对性地进行数据处理和比对的基本出发点。可以开展检验爆破效果、判释地质状况、提供分析依据、计算工程数量、比对监测动态等方面的工作，施工实践表明该项技术在隧道施工领域有推广应用价值。
1三维激光扫描技术应用特点分析
三维激光扫描技术是当前较为先进的一类隧道工程监测技术，其能够在空间三维信息的获取中表现出较强的作用价值，为了更好提升后续隧道工程监测效果，加强该技术手段的研究和运用也就显得极为必要。三维激光扫描技术在当前具体应用中主要采用激光测距进行处理，能够较好获取空间三维坐标参数数据，结合这种三维激光扫描技术的有效运用，实现对于三维建模和虚拟处理，使该技术具备更强的作用优势，表现出了传统地形测量技术没有的效果。隧道工程监测中三维激光扫描技术的应用确实能够表现出较强的作用优势，具体应用方式又可以细分为机载激光扫描系统、便携式激光扫描系统以及地面型激光扫描系统等。
1.1扫描速度快
对于隧道工程监测工作的落实，合理运用三维激光扫描技术能够首先在效率方面表现出较为理想的优势，其能较好实现高效空间三维信息数据的获取，进而也就能够了解目标的各项相关信息，确保隧道工程监测工作得到有效落实，相对于传统隧道工程监测模式，三维激光扫描技术的耗时较短，有助于缩短整体工程时间。
1.2非接触式测量
在三维激光扫描技术的实际应用过程中，其往往还表现出了较为理想的非接触式测量特点，这种非接触式测量主要就是指整个测量过程不需要和具体测量目标和对象进行直接接触，如此也就能够在一些存在高风险的隧道工程监测对象中得到较好运用。
1.3数据信息丰富
三维激光扫描技术在隧道工程监测中的运用还能够获取较为丰富的数据信息，这也是隧道工程监测工作的一个基本要求，只有在监测工作中获取较为详细全面的数据信息，进而才能够加强对于工程项目的了解，有助于实现对于后续工程的准确参考。三维激光扫描技术所获取的数据信息能够实现空间三维坐标监测效果，价值较高。
1.4精确度较高
对于三维激光扫描技术在隧道工程监测中的有效运用，其往往还表现出了较高的精确度，借助于激光扫描方式进行目标的监测处理，如此也就能够有助于获取较为详细的数据信息，在一些细节方面的表现更是极为理想，对于目标表面特征的数据信息获取更为精确，最终体现出较为理想的实用价值，在隧道工程监测中需要引起高度重视。
2三维激光扫描技术在隧道工程监测中的应用
2.1工程概况
以我国某城市交通工程隧道为例，桩号为K0+550-K1+660，全长1.1km，其中敞开段约为0.13km，暗埋段约为0.98km，隧道基坑最大深度控制为11.8m。隧道工程包含1座桥涵和7座泵房，在施工过程中应用了三维激光扫描技术，具体应用要点分析如下。
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2.2设计科学合理的控制测量方案
三维激光扫描需要分测站测量，工作人员应就高程控制和平面控制两方面进行测量，开展有效的平差计算工作，获取准确的控制点坐标。考虑该工程的暗埋段距离比较长，因此本次测量中的导线布设主要选取布设灵活，计算方便的附合导线方式。导线布设过程中设置16个点，其中设定5个已知点，其余11个为加密点。在高程控制测量中主要选择二等水准测量方法，往测偶数站的观测顺序为前—后—后—前，奇数站的观测顺序则为后—前—前—后，具体测量中水准路线的设定以各个控制点为参照，同样采取附合导线布设方式。
2.3外业扫描作业
在扫描作业时选择APM定位法，在隧道中间位置放置扫描仪，距扫描仪5-6m处放置球棱镜，设定参数，然后开展具体的扫描工作。待扫描结束后工作人员使用全站仪对扫描仪进行测量，进而实现绝对定位，并对球棱镜进行测量，以此完成定向工作。工作人员在扫描前利用全站仪测量扫描仪基座左棱镜、右棱镜和球靶棱镜，测量顺序为由左至右，在测量后使用TMS隧道点云处理软件进行具体处理，为了保证测量精准度在测量过程中应注意，（1）扫描仪务必放置在隧道中间位置，与地面距离应超过1.6m，2个测站间距离应控制在30m，并保证各个测站之间互差低于1m；（2）工作人员应将各个测站扫描仪操作面板方向设定在同一侧，以此保证点云数据的质量；（3）扫描仪参数设置需要统一，具体为：质量4×，分辨率为1/5，将倾角仪传感器关闭，以此保证10m处点间距为7mm，测距精度低于2mm。
2.4内业数据处理
本次测量工作内业监测项目主要包括：隧道裂缝监测、断面监测、分水岭变形分析和平整度监测。以断面数据处理为例说明内业数据处理过程中的注意事项，断面数据处理是内业处理工程量最大的部分，本项目主要分以下方面：影响分辨率、过滤器、X轴投影范围、切片长度和投影模型等，其中分辨率受软件最大分辨率和扫面点分辨率影响，而投影长度则由断面半径决定，本次工程断面精度为一站15m，测站前后覆盖距离均为7.5m。在数据处理过程中，工作人员应使用过滤设置，与后续处理无关的数据被过滤掉，并且工作人员合理分析并确定了隧道管壁内外扫描数据获取范围，将选取方向看作断面的径向方向，可作为过滤器使用，并为收敛变形和超欠挖分析提供有效的参考信息。
2.5三维激光扫描技术在隧道监测建模中应用
三维激光扫描仪扫描工作结束，需要对曲面重构。通过三维激光扫描仪获得隧道工程的点云数据，再将点云数据中一些不重要的数据清除，并去除噪声，然后对数据进行着色和渲染，完成对齐精简，将没有处理的点云数据中每n个点中保留一个点云数据然后按照一定的距离进行精简。将点云数据坐标转换为地理坐标，坐标零点位置为中心点，扫描仪扫描的坐标是一个相对坐标，所以需要对其进行转换，为隧道工程建模提供参考。
2.6三维激光扫描技术的应用对隧道工程施工质量和施工进度的影响
隧道工程属于隐蔽工程，传统的全站仪测量方法，监测过程比较复杂，而且无法实时进行监测。三维激光扫描仪体积较小，方便携带，可以随时对隧道施工环境进行监测。此项技术的应用不仅丰富了隧道工程监测手段、提升了监测效率、节约了监测耗工耗时，而且提高了施工的科学性和合理性。因地质勘查成果的及时准确，极大地提高了隧道工程的施工质量和进度。
3结语：总之，利用三维激光扫描技术能够大大提高原有的监测效果，在提高了点云拼接精度的基础上建立了一个三维立体模型，更加利于隧道的监测工作。随着我国隧道工程的不断增多，关于三维激光扫描技术的应用将更加广泛。
参考文献：
［1］夏国芳，王晏民．三维激光扫描技术在隧道横纵断面测量中的应用研究［J］．北京建筑工程学院学报，2010．
［2］毕俊，冯琰，顾星晔，等．三维激光扫描技术在地铁隧道收敛变形监测中的应用研究［J］．测绘科学，2010．
论文作者:何源
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/8/15
标签：隧道论文; 激光论文; 工程论文; 测量论文; 技术论文; 数据论文; 扫描仪论文; 《基层建设》2018年第21期论文;