文档介绍：测绘观察
2021年11月第3卷第4期
浅析三维激光扫描技术在地铁工程
测量的应用
）摄影测量对环境光线要求高，限制了其在隧道测量的应用。（2）激
光隧道断面仪可以直接获取隧道断面，但其一次架站只能获得一个断面，对于
长度较长、采集密度要求较高的隧道，检测耗时较长。（3）隧道限界检测车可
以快速、动态地获取等间隔隧道横断面，但其造价高，只能在铺轨后才能使用，
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目前在我国投入使用的数量不多。
2 激光扫描测量方法
三维激光扫描技术改变了传统的单点变形观测模式，使传统的点测量向 “形
测量”转化，同时具有较强穿透性，精度高，对环境适应能力强等优点，比较
适合于地铁隧道的测量应用。孔祥玲等讨论了三维激光扫描技术在隧道竣工测
量领域内应用的可行性、技术优势、测量方法和数据处理方法；王敏等结合三
维激光点云测量技术，提供了基于地面三维激光扫描仪的一体化智能化隧道（
地下空间）限界检测应用整体解决方案；朱宁宁提出利用三维激光扫描点云截
取隧道横断面拟合椭圆进行形变监测的方法；许少辉将该技术应用到地铁隧道
竣工测量中，得到了地铁隧道详实、高精度的基础数据；魏楚文开发了地铁隧
道激光扫描检测小车，并对测量数据的采集、存储与处理方法进行研究，提高
了地铁隧道变形监测的数据采集效率；袁海涛等提出了基于点云扫描技术实现
地铁限界检测与调线调坡自动化设计，同时构建了系统的功能架构提高适用性，
研究成果将进一步提升地铁限界检测及调线调坡的工作效率和质量。
中轴线、纵横断面及限界测量
隧道中轴线表达了隧道的姿态和走势，轴线上任取一点的法向，可作为断
面截取方向，实现所截取断面与隧道的正交。在点云配准完成后，提取中轴线
截取断面是激光点云隧道应用的基础步骤，现有文献的处理为：
（1）边界投影拟合法
边界投影拟合将隧道点云投影到坐标平面上，然后拟合两条边界线，求取
两边界任意一点的法线方向上的中点，对两列中点的均值拟合曲线，提取最终
的中轴线。该方法简单实用，提取的中轴线虽然不是严格意义上的中轴线，但
是提取精度能够得到保证。
（2）圆柱体拟合中线法
圆柱体拟合中线法将隧道点云按照管片长度进行分割，再对分段点云拟合
圆柱面，把圆柱面的轴线作为该段隧道的轴线。该方法仅适用于圆柱形隧道中
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