
其域创新以自主研发的空间采集设备与大场景 3DGS 格式 LCC,为CCTV央视纪录片《闽宁大道》重建 23.5 平方公里的数字闽宁镇,规模达 62 亿个高斯椭球。
灵光L1和架站设备的数据偏差在10~20mm左右,完全满足隧道开挖、初支阶段的断面扫描工作。
在隧道施工的实际项目过程中,架站式三维激光扫描仪和手持式扫描仪各有千秋,架站设备精度高,手持设备效率快,经常在不同的工作场景中综合使用。那灵光系列空间扫描仪的精度,能否满足隧道施工的精度需求呢?
带着这个疑问,合作伙伴四川百隧云科技有限公司跟着中铁隧道局集团专业测量工程师的脚步,走进新建成渝中线铁路某施工现场,在真正应用中验证灵光系列空间扫描仪的精度。
隧道超欠挖测量是隧道施工中一个重要的环节,直接关系到隧道工程的质量、安全以及工程成本。准确掌握隧道开挖的尺寸,控制超欠挖,是隧道施工的重要任务。
超欠挖标准如下:

图1 隧道超欠挖质量检验标准
| 项目 / 岩性 | 软弱 | 中硬 | 硬 |
| 围岩扰动深度(m) | 1 | 0.8 | 0.5 |
| 平均线性超挖(cm) | 15 | 15 | 10 |
| 最大线性超挖(cm) | 25 | 25 | 20 |
| 两炮衔接台阶最大尺寸(cm) | 15 | 15 | 15 |
| 局部欠挖(cm) | 5 | 5 | 5 |
| 炮眼残痕率 | ≥50% | ≥70% | ≥80% |
| 炮眼利用率 | 100% | 95% | 90% |
| 岩壁 | 爆后围岩稳定,无剥落现象。 | ||
| 石碴块度 | 大块一般不宜超过30cm,大型装碴机允许50~60cm,碴堆集中,最大抛距20m,双线隧道深眼爆破时为30m。 | ||
按照隧道超欠挖质量检验标准,百隧云制定了详细的对比方案,比较灵光 L1 和架站设备的表现。
在百隧云看来,灵光 L1 具备了五大优势:
百隧云选择了拓普康 GTL-1200 全站式扫描仪作为对比方案的精度验证者。这款设备可以自主后方交汇设站,无需全站仪配合,点云获取绝对坐标,扫描频率最大200000点/秒,扫描范围0.5~70m,扫描精度2mm,适用于隧道等特殊环境作业。

图2 拓普康 GTL-1200 关键指标
灵光 L1 主打便捷灵活,一个手提箱可以装下设备和所有配件。

图3 便捷的手提箱一览
全站式扫描仪隧道应用的优势是支持自主设站,绝对坐标直出保证精度,但价格也相对比较昂贵,还需要配脚架。

图4 GTL-1200 配件一览
现场控制点分布如下图:d4,d5,d6 为洞外控制点;GTL-1200 采用控制点:d4,d5,d6 后方交汇设站。灵光 L1 采用控制点:001,002,003,004(反射片,由 GTL-1200 采集坐标)

图5 现场控制点分布图

图6 灵光 L1 进行控制点采集

图7 灵光 L1 进行全景采集

图8 GTL-1200 进行后方交会设站
灵光 L1 数据线直连导出 las 格式点云,在 LixelStudio 中进行绝对坐标转换。
GTL-1200 需要用 SD 卡导出原始数据并通过预处理软件(Magnet Collage)转换为 las 格式。
中铁隧道局集团专业测量工程师利用项目部隧道专业处理软件,进行点云的对比分析,在相同里程提取断面进行对比分析。
现场隧道洞口里程 DK8+610.00,GTL-1200 放置在洞口位置,截取 DK8+610.00、DK8+620.00、DK8+630.00 三断面精度比较结果如下:

图9 DK8+610.00 断面对比

图10 DK8+620.00 断面对比

图11 DK8+630.00 断面对比
通过对比分析报告可以看到,灵光 L1 和架站设备的数据偏差在10~20mm左右,虽然现阶段对于衬砌断面扫描工作还不能完全胜任,但完全满足隧道开挖、初支阶段的断面扫描工作。
同时,实时解算、结果直出的灵光 L1 作业效率非常高。扫描速度达每秒64万点,一站扫描作业时间不到2分钟,大幅度缩短外业扫描时间,可以实现每个洞口掌子面的开挖扫描,从源头控制超欠挖。
百隧云认为,灵光 L1 精度符合大部分隧道施工作业的需求,效率是架站设备的3-5倍,性价比与架站设备相较,有着明显的优势。