案例來啦

軌道交通作為人口密集城市解決交通擁堵問題的重要交通方式，隨著城市規(guī)模的不斷擴大，也隨之越來越多地被增設(shè)擴建。這種運量大、處于非地面空間的運輸方式，對其運營調(diào)度、安全性能等有著更高的要求。本期案例分享中，我們講述滬敖工程師使用架站式地面三維激光掃描儀對已完成土建施工的地鐵車站進行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)測繪的應(yīng)用。

項目介紹

本項目為上海地鐵某線的一處地鐵站，該線路是上海首批全功能一次性開通最高等級全自動無人駕駛系統(tǒng)的地鐵線路。

本項目中，我們需要對已完成土建施工的地鐵車站結(jié)構(gòu)進行三維掃描，被掃描車站共為2層（站臺層、站廳層），建筑面積較大。

我們使用三維掃描的方式，高效、完整地記錄施工現(xiàn)場的復(fù)雜情況，實現(xiàn)從實體進行快速逆向獲取三維數(shù)據(jù)及模型的重新構(gòu)建。

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部分點云圖

我們準(zhǔn)確的再現(xiàn)地鐵站的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)。為地鐵站建筑結(jié)構(gòu)檢測、后續(xù)輔助安裝及工程監(jiān)理提供重要的三維模型。

項目總結(jié)

近年來隨著三維激光掃描技術(shù)的快速發(fā)展，給測量及數(shù)據(jù)采集工作提供了一個良好的技術(shù)途徑。三維掃描的重要意義在于，其能將實物的立體信息轉(zhuǎn)換為計算機能直接處理的數(shù)字信息，為實物數(shù)字化提供方便快捷的手段。

本案例中，我們在地鐵土建施工結(jié)束后 對車站整體進行三維掃描測繪，后續(xù)用于與初始設(shè)計數(shù)據(jù)的比對來分析土建工程的施工質(zhì)量，形成最終成果，并為后續(xù)設(shè)備安裝、裝飾裝修等工程提供綜合分析和利用的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

上圖為網(wǎng)絡(luò)來源

傳統(tǒng)地鐵工程測繪通常會借助全站儀，通過現(xiàn)場采集離散點坐標(biāo)，借助作業(yè)草圖和現(xiàn)場拍攝照片內(nèi)業(yè)繪制成圖，其不便之處在于在工作時容易受其他工序并行施工的影響，有時難以滿足通視條件，加之測繪工期緊、任務(wù)重、現(xiàn)場測繪條件復(fù)雜，因此這樣外業(yè)工作量大、自動化程度和測量效率較低、信息獲取有限、測量成果較為局部和片面等缺點，給外業(yè)工作帶來很大的困難。

而使用三維激光掃描儀用在地鐵站的測繪中，具有非接觸測量、高分辨率、高精度、高效率、數(shù)字化采集、信息豐富等特點，能夠快速、全面地獲取地鐵車站和區(qū)間的點云數(shù)據(jù)，經(jīng)過點云數(shù)據(jù)拼接、去噪、切片等預(yù)處理，可以生成更為全面、豐富和形象的測量成果，復(fù)驗車站施工質(zhì)量（例如結(jié)構(gòu)和預(yù)留孔洞的施工質(zhì)量、車站凈空等) ，此外，還可以根據(jù)點云逆向建立車站的 BIM 模型，還原車站各類結(jié)構(gòu)的真實尺寸與凈空，為后續(xù)大型設(shè)備安裝模擬、管線空間復(fù)核或調(diào)整裝飾裝修方案提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

三維掃描在軌道交通站點中的應(yīng)用

相比傳統(tǒng)的測量，三維掃描測量獲取的點云數(shù)據(jù)更加全面，可以一次測量多次利用，可同時基于點云計算獲得車站的結(jié)構(gòu)偏差、孔洞偏差、凈空等信息，提供更加全面、直觀的測量成果，建立永久的車站三維數(shù)據(jù)檔案。并可根據(jù)點云數(shù)據(jù)提高原始車站BIM 模型的正確性，為車站后期設(shè)備安裝、裝飾裝修、運營維護和信息管理提供完整而準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

我們大致就其中的可應(yīng)用方向做一個簡單的、不全面的闡述。

1、提高原始BIM模型的正確性

項目各參與方在項目實施的各階段都會建立BIM 模型，以此來實現(xiàn)各參與方項目信息的互通。

但是由于施工中會存在誤差，在設(shè)計施工階段建立的 BIM 模型常常會與最后竣工現(xiàn)場實際情況不一致。而這種不一 致的情況可能為項目后期裝修、運維等階段帶來困難。

我們可通過三維掃描后獲得的點云模型，能有效地獲取工程現(xiàn)場真實有效尺寸信息，從而可以實現(xiàn)模型與工程現(xiàn)狀的連接。

驗證 BIM 模型與現(xiàn)場施工結(jié)構(gòu)的相符程度，之后通過模型對比后修改BIM模型，從而提高準(zhǔn)確性，減少由于模型不符合工程實際而帶來的錯誤，從而更好的保證城市軌道交通工程建設(shè)的質(zhì)量。

2、對已完成項目進行檢測分析

2.1 尺寸分析

例如站點的平整度分析，我們通過軟件對點云模型的平整度進行分析，可以以色階的方式直觀地顯示出每個部分的平整情況，可以查看墻面的平整度情況，也可以生成檢測報告。通過平整度分析，對地鐵車站墻面、柱面、頂板、地等平面的平整情況進行歸納，控制質(zhì)量，并針對具體的質(zhì)量問題進行修整。

又例如凈空分析，我們通過在每層用平面截取的方式截取該平面的點云數(shù)據(jù)，并與設(shè)計數(shù)據(jù)進行對比，又或者通過截取車站特征位置處的立面點云數(shù)據(jù)，并與設(shè)計數(shù)據(jù)進行對比，進行頂板、底板標(biāo)等標(biāo)高分析。

2.2 偏差分析

例如在地鐵站結(jié)構(gòu)偏差分析中，三維掃描數(shù)據(jù)可以直觀顯示車站實際結(jié)構(gòu)和設(shè)計模型間的三維偏差，計算點云偏離BIM模型的變化量，以顏色色譜圖來形象化顯示偏差結(jié)果。

此外，還可以應(yīng)用于地鐵站的孔洞偏差分析，例如樓梯孔、扶梯孔、給排水等預(yù)留孔洞的尺寸與位置偏差，從而為后期設(shè)備和管線安裝提供數(shù)據(jù)指導(dǎo)。

3、為后續(xù)的裝飾裝修提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

在地鐵車站施工中，現(xiàn)場實際結(jié)構(gòu)與原始設(shè)計的誤差，對后續(xù)裝飾裝修階段和設(shè)備安裝階段的工作有重大的負面影響。

我們利用三維點云掃描技術(shù)來獲取施工結(jié)構(gòu)數(shù)字化模型，進行點云模型和 BIM 模型分析對比，從而方便的找到 BIM 模型中不符合現(xiàn)場實際的部位并修正，保證模型正確性了，為后續(xù)的裝飾裝修、設(shè)備安全工作提供了精準(zhǔn)的數(shù)字化基礎(chǔ)模型，提高了施工效率，增加經(jīng)濟效益。

4、生成斷面圖、剖面圖

在生成的三維模型中，通過對隨意部位進行剖切，可以得到該部位的剖面圖和斷面圖。對剖面圖和斷面圖的分析可便于相關(guān)工作人員驗證結(jié)構(gòu)尺寸，同時便于出具對應(yīng)的竣工圖紙。

滬敖3D是一家致力于三維數(shù)字化行業(yè)解決方案的技術(shù)型企業(yè)，擁有豐富的三維項目經(jīng)驗，公司以行業(yè)應(yīng)用為出發(fā)點，為客戶提供三維數(shù)字化采集、三維數(shù)據(jù)處理、三維數(shù)據(jù)管理等一系列應(yīng)用服務(wù)。

滬敖3D擁有結(jié)構(gòu)光拍照式三維掃描儀、手持三維掃描儀（大小空間）、地面三維激光掃描儀、無人機傾斜攝影測量、3D打印等多種技術(shù)手段，從幾厘米到幾百米的物體或三維空間，從幾個微米到幾個厘米的精度，滬敖均可提供涵蓋軟硬件產(chǎn)品和項目服務(wù)的完整解決方案。

滬敖3D目前主要服務(wù)于制造業(yè)（汽車、航空航天、船舶、模具、鑄造以及各種機械）、建筑業(yè)（建筑設(shè)計、施工、裝修等）、文化遺產(chǎn)（博物館、古建筑、考古等）、數(shù)字化工廠、警用公共安全、影視制作、教育等行業(yè)。提供質(zhì)量檢測、三維建模、逆向工程、數(shù)字存檔、GD/T分析、有限元分析、虛擬安裝、干涉分析、工程測繪、形變監(jiān)測、3D打印等技術(shù)方案。