[發明專利]定點掃描式快速隧道斷面凈空測量及收斂測量方法

有效

• 申請號: 201210183717.5
• 申請日: 2012-06-06
• 公開（公告）號: CN102692210A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 王浩;吳惠明;王旋東;李剛;卓發成;魏新良
• 申請（專利權）人: 上海隧道工程股份有限公司
• 主分類號: G01C7/06
• 分類號: G01C7/06
• 代理公司: 上海唯源專利代理有限公司 31229
• 代理人: 曾耀先

技術領域

本發明涉及工程測量技術領域，尤其是一種實現定點掃描式快速隧道斷面凈空測量及收斂測量的技術。?

背景技術

地鐵作為新型交通工具正不斷改善城市交通擁擠狀況和人們出行條件。?

在地鐵隧道工程的施工中及貫通后，包括運營階段，均需要對隧道的成型襯砌進行收斂監測和凈空測量等工作。目前國內主要采用的傳統的測量方法包括人工測量、斷面儀施測、類斷面儀的全站儀輔助機載軟件等方法，在國外，伴隨著激光測量技術的發展，對于隧道的斷面測量及其他監測工作，出現了采用三維激光掃描儀的方法，其中：?

1）人工測量方法?

根據需測的斷面參數對每個需要觀察的隧道斷面點進行人工放樣，并把隧道的設計線路中心放樣到隧道底板上，再采用人工的方法量取斷面測點并測定所述斷面測點的高程和頂底板高程。?

該方法的缺陷很明顯，每個觀測斷面的觀測點和隧道設計線路中心均需要進行人工放樣外業工作量巨大，由于是采用量取距離的方法所以精度不高。?

2）斷面儀施測辦法?

在每個需要觀察的隧道斷面上，把隧道的設計線路中心放樣到隧道底板上，再在放樣的隧道設計線路中心點上架設斷面儀進行掃描觀測，有專門的內業處理軟件。?

該方法無需對觀測斷面的觀測點進行放樣，相比人工測量要簡便，但仍然要進行每個觀測斷面的隧道設計線路中心點的放樣，且每個觀測斷面均需要架站，外業工作量仍然不小。內業由于可以采用相關軟件實現，較簡便。由于目前的斷面儀精度精度均不高，且放樣后再架站同樣也影響觀測精度，因而成果精度一般。?

3）全站儀輔助機載斷面軟件技術?

該技術方法的工作原理與斷面儀基本一致，全站儀輔助機載軟件技術是把?部分可程序化的工作通過專有工具編程并錄入全站儀，從而輔助測量工作，同時還可結合后處理軟件簡化數據處理的工作，由于全站儀可以在施工中發揮其他測量作用，而斷面儀只能用于測斷面，因而相對而言成本低于斷面儀，且全站儀的精度要高于斷面儀，因而精度較高，但是，搬站次數多、外業工作量大、自動化程度不高。?

4）三維激光掃描技術?

該技術具有三維測量和快速掃描的特征，成果為點云的形式，單個點的成果精度一般，但由于觀測成果海量，結合相應軟件可以實現較高精度，且采集數度快、數據完整、外業工作量小、數據后處理方便。但該技術的軟硬件成本十分高昂，其單站掃描長度也不宜過長，不然精度衰減的較快，一般50左右就要換站，換站工作量仍然不小。?

針對現有技術存在的各種缺陷，本發明需實現的目標主要有：少架站或不架站，可快速自動定位；無需對觀測隧道進行外業放樣和做標記工作，通過預先輸入的數據實現測點的自動查找和測量；定點掃描提高觀測速度、在全站儀上開發成本不高；如采用行走小車可實現自動行走，全過程無人干預。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種內外業工作量低、速度快、成本不高的實現隧道斷面監測和凈空測量方法。?

為實現上述技術效果，本發明公開了一種定點掃描式快速隧道斷面凈空測量及收斂測量方法，所述測量方法主要包括以下步驟：?

a.在初始位置架設一全站儀，基于隧道施工時布設的控制點對所述全站儀進行定位；?

b.結合所述全站儀的定位數據與預存的隧道結構數據計算出該初始位置測量點的空間坐標，控制所述全站儀指向所述測量點完成測量；?

c.移動所述全站儀至下一測量位置，重復上述步驟a、b;?

d.到達終點，完成整個隧道的測量。?

本發明進一步的改進在于，所述全站儀架設于一小車上，在移動中定時采集小車的行進數據，利用慣性制導技術控制小車移動至測量位置，并對所述全站儀進行定位。?

本發明進一步的改進在于，所述預存的隧道結構數據包括隧道的DTA數據、設計的管片參數、斷面測點的尺寸參數、實際管片偏差尺寸。?

本發明進一步的改進在于，所述小車的行進數據包括方位、坡度、滾角變化量、行程。?

本發明由于采用了以上技術方案，使其具有以下有益效果是：采用根據隧道設計軸線和其他相關資料自動計算需觀測斷面測量點的坐標參數并結合全站儀的馬達控制和免棱鏡功能實現無需對觀測隧道進行外業放樣和做標記工作；采用后方交會法定位，必要時結合行走小車進行控制實現全站儀快速定位，減少搬站或不搬站；由于是定點掃描，掃描點不多，速度較快，同時在已有的全站儀上實現成本不高，使得測量速度快、成本不高。?

具體實施方式

為利于對本發明結構的進一步了解，下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。?