CN108759774A - 一种不规则弯曲隧道的测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不规则弯曲隧道的测量方法，通过创建LOD400精度等级的BIM模型；以及利用三维全息扫描技术，对施工地点的整体地形进行扫描作业，采集三维点云数据信息，创建三维点云模型；然后将BIM模型与三维点云模型进行拟合分析，获得偏差数据；再对BIM模型进行修订，使BIM模型与三维点云模型完全匹配；最后将BIM模型输入BIM放线机器人的终端设备，控制BIM放线机器人完成对隧道施工作业的测量、放线、定位，完成不规则弯曲隧道施工的测量作业。本发明的不规则弯曲隧道的测量方法能够对不规则弯曲隧道进行测量作业，测量精度高，测量作业简便以及测量作业效率高，设计巧妙，操作简便，成本低，适于大规模推广应用。

Description

一种不规则弯曲隧道的测量方法
技术领域
本发明涉及土木工程施工测量技术领域，特别涉及隧道工程施工测量技术领域，具体是指一种不规则弯曲隧道的测量方法。
背景技术
随着土木工程施工技术的不断进步，基础设施领域：高铁、高速公路等项目的建设发展，尤其是山区高铁、高速公路项目的施工过程中，必然的，会遇到隧道开挖施工的情况。开挖的过程中，如何确保隧道按照施工图纸进行施工，不出现较大的偏差，是隧道施工过程中测量的工作难点之一。
目前，传统的测量方法采用激光准直仪、经纬仪、水准仪、全站仪等仪器设备，结合常规的测量技术，在隧道施工过程中的测量作业已较普遍。但是，对不规则弯曲隧道开挖测量，显然的，常规的仪器和方法显得十分困难，即使如此，测量的精度也不能满足要求，测量精度以及测量方法的不当，往往造成测量作业的无效以及低效率，而且会造成材料以及成本的浪费。
显然的，在不规则弯曲隧道开挖施工的过程中，测量、放线作业时，必须采用安全、高效、精准的测量方法进行作业，才能确保满足测量作业的要求。目前，建筑业信息化技术的发展，尤其是BIM技术的应用以及三维全息扫描技术的应用，为基础设施隧道开挖施工的测量技术带来了创新。
发明内容
为了克服上述现有技术中的缺点，本发明的一个目的在于提供一种不规则弯曲隧道的测量方法，其能够对不规则弯曲隧道进行测量作业，测量精度高，测量作业简便以及测量作业效率高，适于大规模推广应用。
本发明的另一目的在于提供一种不规则弯曲隧道的测量方法，其设计巧妙，操作简便，成本低，适于大规模推广应用。
为达到以上目的，本发明提供一种不规则弯曲隧道的测量方法，其特点是，包括以下步骤：
(1)根据待施工的不规则弯曲隧道的施工图纸以及所述的待施工的不规则弯曲隧道所在的施工地点的整体地形图纸创建LOD400精度等级的BIM模型；
(2)利用三维全息扫描技术，对所述施工地点的整体地形进行扫描作业，采集所述的施工地点的整体地形的三维点云数据信息，根据所述三维点云数据信息创建所述的施工地点的整体地形的三维点云模型，并将所述三维点云模型实体化；
(3)将所述BIM模型与所述三维点云模型进行拟合分析，获得所述BIM模型与所述三维点云模型的偏差数据；
(4)根据所述偏差数据对所述BIM模型进行修订，使所述BIM模型与所述三维点云模型完全匹配；
(5)将所述BIM模型输入BIM放线机器人的终端设备，通过所述的BIM放线机器人的终端设备按照所述BIM模型进行操作来控制所述BIM放线机器人完成对所述的待施工的不规则弯曲隧道的施工作业的测量、放线、定位，完成所述的待施工的不规则弯曲隧道的施工的测量作业。
较佳地，在所述步骤(1)中，采用Autodesk revit软件创建所述BIM模型以及标注所述定位点。
较佳地，在所述步骤(2)中，采用无人机三维激光扫描仪进行所述扫描作业。
较佳地，在所述步骤(2)中，根据所述三维点云数据信息创建所述的施工地点的整体地形的三维点云模型的步骤具体为：对所述三维点云数据信息进行处理，获得完整的所述的施工地点的整体地形的三维点云数据，形成所述三维点云模型。
更佳地，所述处理包括多站点点云数据拼接、点云数据去噪、点云数据光顺、点云数据插补和点云数据分割。
更佳地，在所述步骤(2)中，采用无人机三维激光扫描仪进行所述扫描作业，采用所述无人机三维激光扫描仪的点云数据处理软件进行所述处理。
较佳地，在所述步骤(2)中，采用Autodesk ReCap软件对所述三维点云模型的点云数据进行分格、标注处理从而将所述三维点云模型实体化。
较佳地，在所述步骤(3)中，采用Geomagic control软件进行所述拟合分析。
较佳地，在所述步骤(4)中，采用Autodesk revit软件进行所述修订。
较佳地，在所述步骤(4)中，采用Autodesk revit软件进行所述拾取。
本发明的有益效果主要在于：
1、本发明的不规则弯曲隧道的测量方法通过创建LOD400精度等级的BIM模型；以及利用三维全息扫描技术，对施工地点的整体地形进行扫描作业，采集三维点云数据信息，创建三维点云模型；然后将BIM模型与三维点云模型进行拟合分析，获得偏差数据；再对BIM模型进行修订，使BIM模型与三维点云模型完全匹配；最后将BIM模型输入BIM放线机器人的终端设备，控制BIM放线机器人完成对隧道施工作业的测量、放线、定位，完成不规则弯曲隧道施工的测量作业，因此，其能够对不规则弯曲隧道进行测量作业，测量精度高，测量作业简便以及测量作业效率高，适于大规模推广应用。
2、本发明的不规则弯曲隧道的测量方法通过创建LOD400精度等级的BIM模型；以及利用三维全息扫描技术，对施工地点的整体地形进行扫描作业，采集三维点云数据信息，创建三维点云模型；然后将BIM模型与三维点云模型进行拟合分析，获得偏差数据；再对BIM模型进行修订，使BIM模型与三维点云模型完全匹配；最后将BIM模型输入BIM放线机器人的终端设备，控制BIM放线机器人完成对隧道施工作业的测量、放线、定位，完成不规则弯曲隧道施工的测量作业，因此，其设计巧妙，操作简便，成本低，适于大规模推广应用。
本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现，并可通过所附权利要求中特地指出的手段、装置和它们的组合得以实现。
附图说明
图1是本发明的不规则弯曲隧道的测量方法的一具体实施例的流程示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。
请参见图1所示，在本发明的一具体实施例中，本发明的不规则弯曲隧道的测量方法包括以下步骤：
(1)根据待施工的不规则弯曲隧道的施工图纸以及所述的待施工的不规则弯曲隧道所在的施工地点的整体地形图纸创建LOD400精度等级的BIM模型；
(2)利用三维全息扫描技术，对所述施工地点的整体地形进行扫描作业，采集所述的施工地点的整体地形的三维点云数据信息，根据所述三维点云数据信息创建所述的施工地点的整体地形的三维点云模型，并将所述三维点云模型实体化；
(3)将所述BIM模型与所述三维点云模型进行拟合分析，获得所述BIM模型与所述三维点云模型的偏差数据；
(4)根据所述偏差数据对所述BIM模型进行修订，使所述BIM模型与所述三维点云模型完全匹配；
(5)将所述BIM模型输入BIM放线机器人的终端设备，通过所述的BIM放线机器人的终端设备按照所述BIM模型进行操作来控制所述BIM放线机器人完成对所述的待施工的不规则弯曲隧道的施工作业的测量、放线、定位，完成所述的待施工的不规则弯曲隧道的施工的测量作业。
创建所述BIM模型以及标注所述定位点可以采用任何合适的软件，在本发明的一具体实施例中，在所述步骤(1)中，采用Autodesk revit软件创建所述BIM模型以及标注所述定位点。
所述扫描作业可以采用任何合适的扫描仪进行，在本发明的一具体实施例中，在所述步骤(2)中，采用无人机三维激光扫描仪进行所述扫描作业。
在所述步骤(2)中，根据所述三维点云数据信息创建所述的施工地点的整体地形的三维点云模型的步骤可以具体包括任何合适的子步骤，在本发明的一具体实施例中，根据所述三维点云数据信息创建所述的施工地点的整体地形的三维点云模型的步骤具体为：对所述三维点云数据信息进行处理，获得完整的所述的施工地点的整体地形的三维点云数据，形成所述三维点云模型。
所述处理可以包括任何合适的具体处理手段，在本发明的一具体实施例中，所述处理包括多站点点云数据拼接、点云数据去噪、点云数据光顺、点云数据插补和点云数据分割。
在所述步骤(2)中，所述处理可以采用任何合适的软件进行，在本发明的一具体实施例中，在采用无人机三维激光扫描仪进行所述扫描作业的情况下，采用所述无人机三维激光扫描仪的点云数据处理软件进行所述处理。
在所述步骤(2)中，将所述三维点云模型实体化可以采用任何合适的软件进行，在本发明的一具体实施例中，采用Autodesk ReCap软件对所述三维点云模型的点云数据进行分格、标注处理从而将所述三维点云模型实体化。
在所述步骤(3)中，所述拟合分析可以采用任何合适的软件进行，在本发明的一具体实施例中，采用Geomagic control软件进行所述拟合分析。
在所述步骤(4)中，所述修订可以采用任何合适的软件进行，在本发明的一具体实施例中，采用Autodesk revit软件进行所述修订。
在所述步骤(4)中，所述拾取可以采用任何合适的软件进行，在本发明的一具体实施例中，采用Autodesk revit软件进行所述拾取。
所述的待施工的不规则弯曲隧道所在的施工地点可以是，但不限于，山体，在本发明的一具体实施例中，所述的待施工的不规则弯曲隧道所在的施工地点是山体。
可以理解，本发明的步骤(1)和步骤(2)并没有特定的先后关系，两者可以按前述前后顺序进行，也可以同时进行，或者先进行步骤(2)，再进行步骤(1)，均可实现本发明的目的。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
(1)在待施工的不规则弯曲隧道的施工图纸完成之后，根据施工图纸以及待施工的不规则弯曲隧道所在的山体的整体地形图纸创建LOD400精度等级的BIM模型，该BIM模型必须符合LOD400精度等级要求，满足并体现施工图纸信息的模型。该模型的创建所采用的软件不限于Autodesk revit软件及其系列辅助性软件产品，根据建模便捷性以及灵活性的要求，可以采用各种形式的BIM软件。
在Autodesk revit软件环境下，根据施工图纸提供的测量定位信息，在LOD400精度等级的BIM模型上标注定位点，输入测量数据。通过Autodesk revit软件导出LOD400精度等级的BIM模型，保存为DWG数据格式；一般的，数据格式不限于此。
(2)在隧道开挖施工之前，利用三维全息扫描技术，采用无人机三维激光扫描仪对隧道所在山体整体地形进行扫描作业，采集地形的三维点云数据信息。通过扫描采集到的整体地形的三维点云数据信息保存为原始文件存储于储存卡内。
把采集到的整体地形的三维点云数据信息从储存卡内输出到计算机端，打开无人机三维激光扫描仪点云数据处理软件；通过软件对三维点云数据信息进行处理，具体地：多站点点云数据拼接，点云数据去噪，点云数据光顺，点云数据插补，点云数据分割；经过点云数据的处理，保存完整的三维点云数据。一般的，要确保点三维云数据真实地体现地形的具体环境；从软件处理端导出地形的三维点云模型保存为XYZ数据格式，但数据格式不限于此。
把保存为XYZ数据格式的三维点云模型导入到Autodesk ReCap软件，通过Autodesk ReCap软件对三维点云模型的点云数据进行分格、标注处理：通过软件功能对点云模型进行精确度的处理；经过对点云数据的处理，使三维点云模型实体化；然后，通过Autodesk ReCap软件导出三维点云模型保存为rcp数据格式。
(3)在计算机环境下，打开Geomagic control软件；把XYZ数据格式的三维点云模型导入到Geomagic control软件；把DWG数据格式的BIM模型导入到Geomagic control软件；通过Geomagic control软件对三维点云模型与BIM模型进行拟合、分析；通过拟合、分析，得出三维点云模型与BIM模型的偏差数据。
(4)通过对三维点云模型与BIM模型的分析，以及数据偏差的统计，通过Autodeskrevit软件修订LOD400精度等级的BIM模型，使BIM模型与三维点云模型完全匹配，符合。
在修订完成的LOD400精度等级BIM模型的基础上，通过Autodesk revit软件拾取定位点信息。
(5)采用BIM放线机器人，把修订完成的LOD400精度等级BIM模型输入到BIM放线机器人的终端设备。
通过BIM放线机器人的终端设备对隧道LOD400精度等级BIM模型进行操作，通过操作来控制放线机器人完成对隧道施工作业的测量、放线、定位，完成不规则弯曲隧道施工的测量作业。
需要说明的是，虽然本发明提供的是一种不规则弯曲隧道的测量方法，用于不规则弯曲隧道的测量，但是，本领域技术人员应理解，本发明还同样适用于规则隧道的测量。
与现有技术相比，本发明提供了一种不规则弯曲隧道施工的测量方法，解决了不规则弯曲隧道施工的测量作业过程中存在测量精度差，测量作业困难以及测量作业效率低的缺点，实现了不规则弯曲隧道施工的测量方法的创新。
综上，本发明的不规则弯曲隧道的测量方法能够对不规则弯曲隧道进行测量作业，测量精度高，测量作业简便以及测量作业效率高，设计巧妙，操作简便，成本低，适于大规模推广应用。
由此可见，本发明的目的已经完整并有效的予以实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中予以展示和说明，在不背离所述原理下，实施方式可作任意修改。所以，本发明包括了基于权利要求精神及权利要求范围的所有变形实施方式。

Claims (10)

1.一种不规则弯曲隧道的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)根据待施工的不规则弯曲隧道的施工图纸以及所述的待施工的不规则弯曲隧道所在的施工地点的整体地形图纸创建LOD400精度等级的BIM模型；
(2)利用三维全息扫描技术，对所述施工地点的整体地形进行扫描作业，采集所述的施工地点的整体地形的三维点云数据信息，根据所述三维点云数据信息创建所述的施工地点的整体地形的三维点云模型，并将所述三维点云模型实体化；
(3)将所述BIM模型与所述三维点云模型进行拟合分析，获得所述BIM模型与所述三维点云模型的偏差数据；
(4)根据所述偏差数据对所述BIM模型进行修订，使所述BIM模型与所述三维点云模型完全匹配；
(5)将所述BIM模型输入BIM放线机器人的终端设备，通过所述的BIM放线机器人的终端设备按照所述BIM模型进行操作来控制所述BIM放线机器人完成对所述的待施工的不规则弯曲隧道的施工作业的测量、放线、定位，完成所述的待施工的不规则弯曲隧道的施工的测量作业。
2.如权利要求1所述的不规则弯曲隧道的测量方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，采用Autodesk revit软件创建所述BIM模型以及标注所述定位点。
3.如权利要求1所述的不规则弯曲隧道的测量方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，采用无人机三维激光扫描仪进行所述扫描作业。
4.如权利要求1所述的不规则弯曲隧道的测量方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，根据所述三维点云数据信息创建所述的施工地点的整体地形的三维点云模型的步骤具体为：对所述三维点云数据信息进行处理，获得完整的所述的施工地点的整体地形的三维点云数据，形成所述三维点云模型。
5.如权利要求4所述的不规则弯曲隧道的测量方法，其特征在于，所述处理包括多站点点云数据拼接、点云数据去噪、点云数据光顺、点云数据插补和点云数据分割。
6.如权利要求4所述的不规则弯曲隧道的测量方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，采用无人机三维激光扫描仪进行所述扫描作业，采用所述无人机三维激光扫描仪的点云数据处理软件进行所述处理。
7.如权利要求1所述的不规则弯曲隧道的测量方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，采用Autodesk ReCap软件对所述三维点云模型的点云数据进行分格、标注处理从而将所述三维点云模型实体化。
8.如权利要求1所述的不规则弯曲隧道的测量方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，采用Geomagic control软件进行所述拟合分析。
9.如权利要求1所述的不规则弯曲隧道的测量方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，采用Autodesk revit软件进行所述修订。
10.如权利要求1所述的不规则弯曲隧道的测量方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，采用Autodesk revit软件进行所述拾取。
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