隧道三維激光掃描系統(tǒng)方案

德國SPACETEC公司TS3隧道三維激光紅外車載掃描系統(tǒng)德國SPACETEC公司TS3隧道三維激光紅外車載掃描系統(tǒng)全國已建成的公路、鐵路及地鐵隧道統(tǒng)計(jì)截止2013年底，全國運(yùn)營的鐵路隧道共計(jì)5197座，2954.33公里，公路隧道共計(jì)11359座，9605.6公里，地鐵已建成2518.6公里，在建2975.58公里。全國已建成的公路、鐵路及地鐵隧道統(tǒng)計(jì)截止2013年底，全國運(yùn)隧道定期檢測(cè)目的找出隧道襯砌表面的全部病害；準(zhǔn)確判斷病害是否發(fā)展；為業(yè)主養(yǎng)護(hù)提供科學(xué)依據(jù)和合理建議。隧道定期檢測(cè)目的找出隧道襯砌表面的全部病害；養(yǎng)護(hù)業(yè)主的期望合理的價(jià)格；全面而準(zhǔn)確的查；科學(xué)而合理的建議養(yǎng)護(hù)業(yè)主的期望合理的價(jià)格；目前絕大多數(shù)隧道定期檢測(cè)采用傳統(tǒng)的人工+高空作業(yè)臺(tái)車方式；很多定檢均是由私人掛靠在做檢測(cè)，基本都是流于形式，甚至根本就沒有做檢測(cè)，導(dǎo)致業(yè)主極為不滿，使得檢測(cè)價(jià)格就像以前的監(jiān)理業(yè)務(wù)一樣越做越低，所以，傳統(tǒng)的檢測(cè)方式最終會(huì)被全部淘汰。定期檢查現(xiàn)狀：目前絕大多數(shù)隧道定期檢測(cè)采用傳統(tǒng)的人工+高空作業(yè)臺(tái)傳統(tǒng)檢測(cè)方式的缺陷：速度慢、時(shí)間長、效率差；需要長時(shí)間封閉交通；環(huán)境惡劣、空氣差；能見度低；安全風(fēng)險(xiǎn)高；隨意性大；流于形式；不能準(zhǔn)確表達(dá)和記錄裂縫的形態(tài)和性質(zhì)；不能電子化存儲(chǔ)；不能準(zhǔn)確判斷裂縫是否發(fā)展。傳統(tǒng)檢測(cè)方式的缺陷：速度慢、時(shí)間長、效率差；兩種新技術(shù)激光+紅外技術(shù)：代表產(chǎn)品：德國TS3、瑞士GRP5000照片拼接技術(shù)：日本MIMM、韓國、中國武大卓越公司TFS兩種新技術(shù)激光+紅外技術(shù)：國內(nèi)應(yīng)用情況2012年后云南部分隧道采用瑞士安伯格公司的GRP5000設(shè)備檢測(cè)；2014年后國內(nèi)又引進(jìn)了德國spacetec公司的TS3型隧道三維激光紅外車載檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在重慶、廣東、青海及陜西進(jìn)行了應(yīng)用。目前云南交科院、四川省設(shè)計(jì)院、廣東華路等單位均已確定購買這類新設(shè)備。國內(nèi)應(yīng)用情況2012年后云南部分隧道采用瑞士安伯格公司的GR兩大技術(shù)的對(duì)比兩大技術(shù)的對(duì)比武大卓越公司產(chǎn)品武大卓越公司產(chǎn)各種設(shè)備性能參數(shù)比較表德國TS-3歐洲同類國內(nèi)亞洲檢測(cè)功能變形、開裂、滲漏水、露筋、掉塊變形、開裂、露筋變形、開裂、滲漏水、露筋、通風(fēng)、照度變形、開裂、露筋檢測(cè)方式激光+紅外線激光高清相機(jī)+激光+紅外高清相機(jī)檢測(cè)范圍全幅(360°)全幅半幅(除路面和邊墻底部)半幅(除路面和邊墻底部)分辨精度0.2mm(3000000點(diǎn)/s)0.3mm(1000000點(diǎn)/s)0.2mm(2073600像素)0.2mm數(shù)據(jù)處理方式帶三維坐標(biāo)的圖片+紅外溫度圖像帶三維坐標(biāo)的圖片照片拼接照片拼接是否能測(cè)量斷面尺寸數(shù)據(jù)可以測(cè)量任意斷面尺寸可以不可以不可以（因?yàn)闆]有激光測(cè)距功能）檢測(cè)速度5km/h2~3km/h10~80km/h10~80km/h（中途遇到慢車或停頓怎么辦？因?yàn)閮蓚?cè)的速度要基本一致）交通管制需要(一遍)需要(一遍)不需要(兩遍或三遍)不需要(兩遍或三遍)適用范圍公路、鐵路、城市地鐵及輕軌公路、鐵路、城市地鐵及輕軌公路公路對(duì)比功能可進(jìn)行病害發(fā)展對(duì)比不能進(jìn)行病害發(fā)展對(duì)比不能進(jìn)行病害發(fā)展對(duì)比可進(jìn)行病害發(fā)展對(duì)比優(yōu)勢(shì)TS3的優(yōu)勢(shì)：圖片更清晰，可對(duì)病害的發(fā)展進(jìn)行對(duì)比TS3的優(yōu)勢(shì)：360°掃描、圖片更清晰、可對(duì)病害的發(fā)展進(jìn)行對(duì)比、安裝更靈活，適用范圍更廣。TS3的弱點(diǎn)：速度相對(duì)較慢TS3的優(yōu)勢(shì)：360°掃描、圖片更清晰、安裝更靈活，適用范圍更廣；找滲漏水更精確可靠。TS3的弱點(diǎn)：速度相對(duì)較慢各種設(shè)備性能參數(shù)比較表德國TS-3歐洲同類國內(nèi)亞洲檢測(cè)功能變

TS3隧道三維激光紅外車載掃描系統(tǒng)德國SPACETEC公司激光紅外技術(shù)

http://www.spacetec.de德國SPACETEC公司激光紅外技術(shù)■系統(tǒng)原理■系統(tǒng)硬件及軟件介紹■

檢測(cè)成果及應(yīng)用范圍■系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)■實(shí)際工程應(yīng)用案例■典型病害結(jié)果圖片■系統(tǒng)原理■

系統(tǒng)原理■系統(tǒng)原理隧道三維激光掃描系統(tǒng)是由德國SPACETEC公司生產(chǎn)的、世界最先進(jìn)技術(shù)的隧道檢測(cè)系統(tǒng)，是一種全新的隧道檢測(cè)方法，運(yùn)用非接觸測(cè)量技術(shù)對(duì)隧道外觀質(zhì)量如襯砌裂縫、露筋、滲漏水等進(jìn)行檢測(cè)，其使用的測(cè)量介質(zhì)為激光和紅外線。隧道三維激光掃描系統(tǒng)是由德國SPACETEC公司生產(chǎn)的、隧道襯砌表觀圖像任意部位橫斷面圖紅外溫度圖像隧道襯砌表觀圖像任意部位橫斷面圖紅外溫度圖像■

系統(tǒng)硬件及軟件介紹■系統(tǒng)硬件及軟件介紹該檢測(cè)系統(tǒng)硬件主要由四部分構(gòu)成：

帶電鏡驅(qū)動(dòng)和控制器的360度掃描頭

兩套同步數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)系統(tǒng)

配套改裝運(yùn)載車輛

輔助測(cè)量設(shè)備該檢測(cè)系統(tǒng)硬件主要由四部分構(gòu)成：主要性能：高達(dá)300Hz的旋轉(zhuǎn)速度：鏡頭旋轉(zhuǎn)速度是影響測(cè)量速度的一個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)。360度視角記錄：一次記錄掃描能用360度的視角對(duì)襯砌及路面表面進(jìn)行全面記錄。360度上的10000像素分辨率：三個(gè)記錄頻道的像素密度是一樣的，這樣記錄的結(jié)果有利于裂縫的識(shí)別。帶電鏡驅(qū)動(dòng)和控制器的360度掃描頭主要性能：帶電鏡驅(qū)動(dòng)和控制器的360度掃描頭主要性能：兩套記錄和存儲(chǔ)系統(tǒng)：同時(shí)記錄和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，一臺(tái)用于測(cè)量，另一臺(tái)可用于檢查和臨時(shí)數(shù)據(jù)處理，便于分析數(shù)據(jù)的正確性，加快工作進(jìn)度。三個(gè)同步記錄頻道：在一次記錄掃描下，TS3能生成一張隧道表面像片、熱影成像圖片和斷面尺寸數(shù)據(jù)圖片，允許進(jìn)行計(jì)算機(jī)組合，生成多種不同的分析結(jié)果。兩套同步數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)系統(tǒng)主要性能：兩套同步數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)系統(tǒng)最大的靈活性TS3隧道掃描儀能安裝在任何只要有足夠安放掃描儀和操作平臺(tái)的空間，且能提供相應(yīng)載重能力的運(yùn)輸機(jī)車上。這可以是像小型貨車和小客車等公路交通工具，也可以是任何能描述的軌道車輛。這使得掃描系統(tǒng)可適用于任何應(yīng)用，不管是公路、鐵路還是城市輕軌地鐵隧道，也可適用于能源隧道和水工隧道。配套改裝運(yùn)載車輛最大的靈活性配套改裝運(yùn)載車輛激光測(cè)量校準(zhǔn)設(shè)備

經(jīng)過一定的使用時(shí)間后，應(yīng)對(duì)激光測(cè)量圖像的顏色進(jìn)行校正，以確保測(cè)量圖像的真實(shí)性，防止失真現(xiàn)象。靜態(tài)測(cè)量設(shè)備

檢測(cè)前須對(duì)激光頭高度、系統(tǒng)傾斜角度等進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)用于對(duì)隧道檢測(cè)數(shù)據(jù)的幾何校正分析。

輔助測(cè)量設(shè)備激光測(cè)量校準(zhǔn)設(shè)備靜態(tài)測(cè)量設(shè)備輔助測(cè)量設(shè)備工作參數(shù)如下：

掃描頭工作頻率：旋轉(zhuǎn)速度可達(dá)250~300Hz(即掃描頭每秒可旋轉(zhuǎn)250~300轉(zhuǎn))

螺旋線縱向間距：相鄰兩條掃描測(cè)線縱向間距為2~5mm

掃描精度：每條掃描線(360°范圍)10000激光測(cè)點(diǎn)，2500000~3000000點(diǎn)/秒工作參數(shù)如下：隧道檢測(cè)數(shù)據(jù)處理主要流程如下：數(shù)據(jù)分解數(shù)據(jù)過濾幾何校正溫度校正病害標(biāo)記圖像查看動(dòng)畫演示報(bào)告打印與出版從原始數(shù)據(jù)分解為三通道(表面圖像、溫度、幾何尺寸)數(shù)據(jù)去除奇異點(diǎn)(如漫反射)糾正車輛行駛過程中發(fā)生的偏移、傾角變化等導(dǎo)致的幾何誤差利用溫度記錄板測(cè)量的數(shù)據(jù)修正記錄的溫度數(shù)據(jù)，利于判斷滲漏水等從處理的圖像中根據(jù)規(guī)則標(biāo)記襯砌開裂、露筋、滲漏水等病害利用處理圖像查看隧道細(xì)節(jié)，如裂縫、露筋、襯砌表觀細(xì)節(jié)等以檢測(cè)員自身在隧道內(nèi)行走檢測(cè)的視角看隧道表觀狀態(tài)隧道檢測(cè)數(shù)據(jù)處理主要流程如下：從原始數(shù)據(jù)分解為三通道(表重點(diǎn)介紹三個(gè)功能軟件：病害標(biāo)識(shí)軟件tunnel-inspector數(shù)據(jù)分析工具Tuview動(dòng)畫演示軟件Tudrive重點(diǎn)介紹三個(gè)功能軟件：病害標(biāo)識(shí)

根據(jù)數(shù)據(jù)處理后得到的實(shí)際圖譜，與預(yù)設(shè)的病害標(biāo)準(zhǔn)圖對(duì)比分析，分別對(duì)應(yīng)標(biāo)識(shí)相應(yīng)病害現(xiàn)象如不同寬度的襯砌裂縫、不同狀態(tài)的滲漏水、露筋、襯砌掉塊等。病害標(biāo)識(shí)軟件tunnel-inspector病害標(biāo)識(shí)病害標(biāo)識(shí)軟件tunnel-inspector數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能：能以合理和可選擇性的方式列表或統(tǒng)計(jì)分析各型病害的分布及總量情況，便于開展分段評(píng)估和數(shù)據(jù)整理工作。對(duì)比分析功能：能將檢測(cè)工作前后兩次的數(shù)據(jù)重疊，從而分析各部位病害的發(fā)展和變化情況，對(duì)判斷病害的發(fā)展趨勢(shì)具有重要作用。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能：能以合理和可選擇性的方式列表或統(tǒng)計(jì)分析各型病害數(shù)據(jù)分析工具軟件較為簡單、直觀，使用測(cè)量數(shù)據(jù)，把隧道分析搬進(jìn)室內(nèi)，用不同功能鍵實(shí)現(xiàn)諸如搜索一個(gè)特定的點(diǎn)、縮放輪廓顯示與定位范圍、改變亮度及對(duì)特定現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分析。隧道斷面完全360°范圍顯示三通道（圖像，溫度及幾何）同步顯示數(shù)據(jù)分析軟件Tuview數(shù)據(jù)分析工具軟件較為簡單、直觀，使用測(cè)量數(shù)據(jù)，把隧道分析搬細(xì)部觀察：可以選擇某一細(xì)部，然后進(jìn)行全分辨率觀察。有不同的選項(xiàng)可供選擇來以最佳效果顯示細(xì)部圖像，例如可以通過改變視角以取得最佳觀察效果。測(cè)量：可以測(cè)量三維圖像中任意兩個(gè)有效點(diǎn)或者兩個(gè)分開的橫截面間的距離。細(xì)部觀察：可以選擇某一細(xì)部，然后進(jìn)行全分辨率觀察。有不同的選凈空繪圖：可通過實(shí)物或限界對(duì)隧道的凈空進(jìn)行核對(duì)，并可生成相應(yīng)結(jié)果的圖像。地理坐標(biāo)：如果有隧道的地理位置數(shù)據(jù)并且可參照國家坐標(biāo)進(jìn)行變換，就可以將隧道實(shí)際地理環(huán)境模擬顯示。

凈空繪圖：可通過實(shí)物或限界對(duì)隧道的凈空進(jìn)行核對(duì)，并可生成相應(yīng)高分辨率細(xì)節(jié)顯示（圖像放大）對(duì)比度和亮度的顯示變化細(xì)節(jié)的三維展示及三維放縮選擇剖面為CAD程序輸出DXF文件選擇剖面輸出整齊對(duì)應(yīng)的數(shù)值，如x/y值帶有可自由選擇顏色和臨界距離的凈空?qǐng)D軌跡位置的變化模擬體積計(jì)算（例如，開裂體積，填充體積）生成圖像冊(cè)的打印功能（連續(xù)打印功能）高分辨率細(xì)節(jié)顯示（圖像放大）對(duì)比度和亮度的顯示變化TuDrive軟件不僅可使使用者對(duì)隧道進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)可視化建模，使隧道檢測(cè)數(shù)據(jù)圖形化后盡收眼底，而且還提供了許多其它的有用的功能。導(dǎo)航：TuDrive允許使用者自由移動(dòng)，例如可以可變速度向前或向后移動(dòng)，或者移動(dòng)到某一確定點(diǎn)；可以分開或同時(shí)并列顯示可視化圖像或熱感應(yīng)圖像；可以預(yù)先設(shè)定圖像的移動(dòng)然后再播放；還可以實(shí)時(shí)顯示變化曲線。動(dòng)畫演示軟件TudriveTuDrive軟件不僅可使使用者對(duì)隧道進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)可視化建?！?/p>

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及檢測(cè)成果■現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及檢測(cè)成果交通組織交通組織較為靈活，當(dāng)具備完全封閉的條件時(shí)，最好封閉交通進(jìn)行檢測(cè)。但一般情況下，特別是交通量大的高速公路，可選擇晚上交通量相對(duì)較小的時(shí)間段，采用分段臨時(shí)交通管制的辦法，減少對(duì)公路營運(yùn)的影響。對(duì)個(gè)別無法中斷交通的隧道，也可僅封閉一個(gè)行車道進(jìn)行檢測(cè)。

交通組織交通組織較為靈活，當(dāng)具備完全封閉的條車輛行駛位置現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況確定，采用方向指示輔助系統(tǒng)均可確保車輛沿隧道軸線方向行駛。具備隧道封閉條件時(shí)，可選擇沿隧道中線行駛，使得隧道左右側(cè)部位檢測(cè)分辨率一致。建議方式。車輛行駛位置現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況確定，不具備隧道封閉條件時(shí)可選擇封閉單車道，沿隧道一側(cè)車道行駛，另一側(cè)用于通車。因檢測(cè)車輛與行駛車輛速度差很大，因此行駛車輛在處理后的隧道圖像中長度通常不超過1m。不具備隧道封閉條件時(shí)可選擇封閉單車道，沿隧道一側(cè)車道現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作開展方式：封閉單車道或用警報(bào)車尾行押車均可，檢測(cè)速度5km/h現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作開展方式：封閉單車道或用警報(bào)車尾行押車均可，檢測(cè)檢測(cè)成果：襯砌表觀圖像數(shù)據(jù)紅外溫度數(shù)據(jù)襯砌內(nèi)凈空尺寸數(shù)據(jù)成果展現(xiàn)方式:照片式外觀病害展布圖紅外溫度數(shù)據(jù)圖片任意橫斷面截圖局部細(xì)節(jié)展示動(dòng)畫演示隧道檢測(cè)過程檢測(cè)成果：照片式襯砌外觀病害展布圖照片式襯砌外觀病害展布圖襯砌表觀圖像紅外溫度圖像襯砌表觀圖像紅外溫度圖像襯砌斷面內(nèi)凈空截圖襯砌斷面內(nèi)凈空截圖局部細(xì)節(jié)展示檢測(cè)過程及結(jié)果動(dòng)畫演示局部細(xì)節(jié)展示檢測(cè)過程及結(jié)果動(dòng)畫演示該系統(tǒng)目前主要應(yīng)用于運(yùn)營隧道的襯砌外觀檢測(cè)，適用于隧道交竣工、定期、專項(xiàng)或特殊檢測(cè)，根據(jù)目前隧道養(yǎng)護(hù)現(xiàn)狀，該系統(tǒng)尤其適用于隧道定期檢測(cè)和專項(xiàng)檢測(cè)。該系統(tǒng)目前主要應(yīng)用于運(yùn)營隧道的襯砌外觀檢測(cè)，適用于隧■

系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)■系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)與傳統(tǒng)人工檢測(cè)相比，系統(tǒng)有如下優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)化程度高：該儀器搭載于檢測(cè)車輛上，通過發(fā)射激光信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)隧道外觀病害，只需檢測(cè)車輛在隧道內(nèi)通行一次，即可完成整個(gè)檢測(cè)過程。隧道三維激光掃描儀完成現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)后，所有檢測(cè)數(shù)據(jù)均可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)電子化存儲(chǔ)。檢測(cè)精度高，成果客觀真實(shí)：能該系統(tǒng)運(yùn)用外觀圖像、溫度圖像及現(xiàn)場(chǎng)觀察等三種方法對(duì)襯砌滲漏水病害進(jìn)行準(zhǔn)確判定，同時(shí)對(duì)襯砌任何部位0.2mm以上的裂縫均能準(zhǔn)確識(shí)別，能克服人眼觀察距離有限、存在遺漏的缺點(diǎn)。照片式外觀圖像能形象真實(shí)客觀的反映病害形態(tài)、走向、分布等參數(shù)，能克服人工記錄和繪制時(shí)的隨意性。與傳統(tǒng)人工檢測(cè)相比，系統(tǒng)有如下優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確判斷病害的發(fā)展：系統(tǒng)數(shù)據(jù)和成果采用電子化方式存儲(chǔ)，可以將歷年的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，準(zhǔn)確判斷病害的發(fā)展情況，為病害是否處治和如何處治提供科學(xué)依據(jù)。檢測(cè)速度快，對(duì)交通影響小：目前常用的目測(cè)或配合使用高空作業(yè)車等檢測(cè)方法速度慢，需要長時(shí)間封閉行車道進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)交通影響較大。隧道三維激光掃描系統(tǒng)檢測(cè)速度快，僅需臨時(shí)或間斷封閉隧道，比人工分區(qū)域檢測(cè)時(shí)間至少節(jié)省50%以上,非常適合于車流量較大的高速公路養(yǎng)護(hù)檢測(cè)。對(duì)隧道滲漏水敏感：該系統(tǒng)使用激光和紅外線同時(shí)對(duì)隧道襯砌表面進(jìn)行掃描檢測(cè)，除能檢測(cè)到隧道襯砌表面明顯的滲漏水外，還可通過溫度感知方式探測(cè)隱蔽于隧道襯砌背后的潛水，為全面處治隧道水害提供了可能性。準(zhǔn)確判斷病害的發(fā)展：系統(tǒng)數(shù)據(jù)和成果采用電子化方式存儲(chǔ)，可以將功能全面：該檢測(cè)系統(tǒng)除能檢測(cè)到適用常規(guī)方法探測(cè)到的隧道常見病害，如襯砌開裂、滲漏水、掉塊、露筋、蜂窩麻面等病害外，還能通過激光測(cè)距檢測(cè)隧道斷面尺寸。檢測(cè)車一次掃描完畢后，即可得到整個(gè)隧道的斷面尺寸，可以用于判斷隧道凈空尺寸與設(shè)計(jì)斷面尺寸及建筑限界的相關(guān)關(guān)系，進(jìn)一步確保隧道內(nèi)行車安全。反饋直接：該系統(tǒng)使用激光和紅外線對(duì)襯砌表面進(jìn)行掃描，可以獲取隧道襯砌表面及機(jī)電設(shè)施的影像資料，經(jīng)處理后可以用圖片的形式還原其真實(shí)形態(tài)，相當(dāng)于將隧道全景照相，可直觀了解隧道整體情況。功能全面：該檢測(cè)系統(tǒng)除能檢測(cè)到適用常規(guī)方法探測(cè)到的隧道常見病測(cè)量時(shí)典型的行進(jìn)速度是每小時(shí)5公里，測(cè)量1公里隧道所需要的時(shí)間大約為12分鐘，相比傳統(tǒng)人工測(cè)量方法大大節(jié)省工作時(shí)間。傳統(tǒng)人工檢測(cè)三維激光掃描系統(tǒng)檢測(cè)測(cè)量時(shí)典型的行進(jìn)速度是每小時(shí)5公里，測(cè)量1公里隧道所需隧道三維激光掃描系統(tǒng)方案■

實(shí)際工程應(yīng)用案例■實(shí)際工程應(yīng)用案例序號(hào)項(xiàng)目名稱隧道數(shù)量(座)隧道長度(km)備注1G65包茂高速公路彭黔、黔酉段隧道2014年度定期檢查3183直接委托2重慶奉恩路隧道2014年度定期檢查610直接委托3重慶草統(tǒng)路隧道2014年度定期檢查24直接委托4重慶渝遂高速公路隧道2014年度定期檢查29直接委托5青海省高速公路隧道2014年度定期檢查1644直接委托6廣東二廣高速公路隧道2014年度定期檢查79直接委托7山西太(原)長(治)高速公路榆社隧道12.9實(shí)驗(yàn)性檢測(cè)8合計(jì)65161.9序號(hào)項(xiàng)目名稱隧道數(shù)量(座)隧道長度(km)備注1G65包茂高■

典型病害結(jié)果圖片■典型病害結(jié)果圖片拱頂部位環(huán)向裂縫(0.5-0.7mm)拱頂部位環(huán)向裂縫(0.5-0.7mm)拱頂部位環(huán)向裂縫(<0.3mm)拱頂部位環(huán)向裂縫(<0.3mm)拱頂部位縱向裂縫(<0.3mm)拱頂部位縱向裂縫(<0.3mm)拱頂部位網(wǎng)狀裂縫(0.3-0.5mm)拱頂部位網(wǎng)狀裂縫(0.3-0.5mm)拱腳部位龜裂紋拱腳部位龜裂紋處理裂縫發(fā)展情況處理裂縫發(fā)展情況兩倍下的裂紋兩倍下的裂紋隧道三維激光掃描系統(tǒng)方案施工縫滲漏水施工縫滲漏水拱部滲漏水拱部滲漏水二襯混凝土露筋二襯混凝土露筋二襯混凝土露筋二襯混凝土露筋分區(qū)域連續(xù)打印隧道整個(gè)縱向圖像照片分區(qū)域連續(xù)打印隧道整個(gè)縱向圖像照片謝謝敬請(qǐng)指導(dǎo)！謝謝謝謝！放映結(jié)束感謝各位觀看！讓我們共同進(jìn)步謝謝！放映結(jié)束感謝各位觀看！讓我們共同進(jìn)步德國SPACETEC公司TS3隧道三維激光紅外車載掃描系統(tǒng)德國SPACETEC公司TS3隧道三維激光紅外車載掃描系統(tǒng)全國已建成的公路、鐵路及地鐵隧道統(tǒng)計(jì)截止2013年底，全國運(yùn)營的鐵路隧道共計(jì)5197座，2954.33公里，公路隧道共計(jì)11359座，9605.6公里，地鐵已建成2518.6公里，在建2975.58公里。全國已建成的公路、鐵路及地鐵隧道統(tǒng)計(jì)截止2013年底，全國運(yùn)隧道定期檢測(cè)目的找出隧道襯砌表面的全部病害；準(zhǔn)確判斷病害是否發(fā)展；為業(yè)主養(yǎng)護(hù)提供科學(xué)依據(jù)和合理建議。隧道定期檢測(cè)目的找出隧道襯砌表面的全部病害；養(yǎng)護(hù)業(yè)主的期望合理的價(jià)格；全面而準(zhǔn)確的查；科學(xué)而合理的建議養(yǎng)護(hù)業(yè)主的期望合理的價(jià)格；目前絕大多數(shù)隧道定期檢測(cè)采用傳統(tǒng)的人工+高空作業(yè)臺(tái)車方式；很多定檢均是由私人掛靠在做檢測(cè)，基本都是流于形式，甚至根本就沒有做檢測(cè)，導(dǎo)致業(yè)主極為不滿，使得檢測(cè)價(jià)格就像以前的監(jiān)理業(yè)務(wù)一樣越做越低，所以，傳統(tǒng)的檢測(cè)方式最終會(huì)被全部淘汰。定期檢查現(xiàn)狀：目前絕大多數(shù)隧道定期檢測(cè)采用傳統(tǒng)的人工+高空作業(yè)臺(tái)傳統(tǒng)檢測(cè)方式的缺陷：速度慢、時(shí)間長、效率差；需要長時(shí)間封閉交通；環(huán)境惡劣、空氣差；能見度低；安全風(fēng)險(xiǎn)高；隨意性大；流于形式；不能準(zhǔn)確表達(dá)和記錄裂縫的形態(tài)和性質(zhì)；不能電子化存儲(chǔ)；不能準(zhǔn)確判斷裂縫是否發(fā)展。傳統(tǒng)檢測(cè)方式的缺陷：速度慢、時(shí)間長、效率差；兩種新技術(shù)激光+紅外技術(shù)：代表產(chǎn)品：德國TS3、瑞士GRP5000照片拼接技術(shù)：日本MIMM、韓國、中國武大卓越公司TFS兩種新技術(shù)激光+紅外技術(shù)：國內(nèi)應(yīng)用情況2012年后云南部分隧道采用瑞士安伯格公司的GRP5000設(shè)備檢測(cè)；2014年后國內(nèi)又引進(jìn)了德國spacetec公司的TS3型隧道三維激光紅外車載檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在重慶、廣東、青海及陜西進(jìn)行了應(yīng)用。目前云南交科院、四川省設(shè)計(jì)院、廣東華路等單位均已確定購買這類新設(shè)備。國內(nèi)應(yīng)用情況2012年后云南部分隧道采用瑞士安伯格公司的GR兩大技術(shù)的對(duì)比兩大技術(shù)的對(duì)比武大卓越公司產(chǎn)品武大卓越公司產(chǎn)各種設(shè)備性能參數(shù)比較表德國TS-3歐洲同類國內(nèi)亞洲檢測(cè)功能變形、開裂、滲漏水、露筋、掉塊變形、開裂、露筋變形、開裂、滲漏水、露筋、通風(fēng)、照度變形、開裂、露筋檢測(cè)方式激光+紅外線激光高清相機(jī)+激光+紅外高清相機(jī)檢測(cè)范圍全幅(360°)全幅半幅(除路面和邊墻底部)半幅(除路面和邊墻底部)分辨精度0.2mm(3000000點(diǎn)/s)0.3mm(1000000點(diǎn)/s)0.2mm(2073600像素)0.2mm數(shù)據(jù)處理方式帶三維坐標(biāo)的圖片+紅外溫度圖像帶三維坐標(biāo)的圖片照片拼接照片拼接是否能測(cè)量斷面尺寸數(shù)據(jù)可以測(cè)量任意斷面尺寸可以不可以不可以（因?yàn)闆]有激光測(cè)距功能）檢測(cè)速度5km/h2~3km/h10~80km/h10~80km/h（中途遇到慢車或停頓怎么辦？因?yàn)閮蓚?cè)的速度要基本一致）交通管制需要(一遍)需要(一遍)不需要(兩遍或三遍)不需要(兩遍或三遍)適用范圍公路、鐵路、城市地鐵及輕軌公路、鐵路、城市地鐵及輕軌公路公路對(duì)比功能可進(jìn)行病害發(fā)展對(duì)比不能進(jìn)行病害發(fā)展對(duì)比不能進(jìn)行病害發(fā)展對(duì)比可進(jìn)行病害發(fā)展對(duì)比優(yōu)勢(shì)TS3的優(yōu)勢(shì)：圖片更清晰，可對(duì)病害的發(fā)展進(jìn)行對(duì)比TS3的優(yōu)勢(shì)：360°掃描、圖片更清晰、可對(duì)病害的發(fā)展進(jìn)行對(duì)比、安裝更靈活，適用范圍更廣。TS3的弱點(diǎn)：速度相對(duì)較慢TS3的優(yōu)勢(shì)：360°掃描、圖片更清晰、安裝更靈活，適用范圍更廣；找滲漏水更精確可靠。TS3的弱點(diǎn)：速度相對(duì)較慢各種設(shè)備性能參數(shù)比較表德國TS-3歐洲同類國內(nèi)亞洲檢測(cè)功能變

TS3隧道三維激光紅外車載掃描系統(tǒng)德國SPACETEC公司激光紅外技術(shù)

http://www.spacetec.de德國SPACETEC公司激光紅外技術(shù)■系統(tǒng)原理■系統(tǒng)硬件及軟件介紹■

檢測(cè)成果及應(yīng)用范圍■系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)■實(shí)際工程應(yīng)用案例■典型病害結(jié)果圖片■系統(tǒng)原理■

系統(tǒng)原理■系統(tǒng)原理隧道三維激光掃描系統(tǒng)是由德國SPACETEC公司生產(chǎn)的、世界最先進(jìn)技術(shù)的隧道檢測(cè)系統(tǒng)，是一種全新的隧道檢測(cè)方法，運(yùn)用非接觸測(cè)量技術(shù)對(duì)隧道外觀質(zhì)量如襯砌裂縫、露筋、滲漏水等進(jìn)行檢測(cè)，其使用的測(cè)量介質(zhì)為激光和紅外線。隧道三維激光掃描系統(tǒng)是由德國SPACETEC公司生產(chǎn)的、隧道襯砌表觀圖像任意部位橫斷面圖紅外溫度圖像隧道襯砌表觀圖像任意部位橫斷面圖紅外溫度圖像■

系統(tǒng)硬件及軟件介紹■系統(tǒng)硬件及軟件介紹該檢測(cè)系統(tǒng)硬件主要由四部分構(gòu)成：

帶電鏡驅(qū)動(dòng)和控制器的360度掃描頭

兩套同步數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)系統(tǒng)

配套改裝運(yùn)載車輛

輔助測(cè)量設(shè)備該檢測(cè)系統(tǒng)硬件主要由四部分構(gòu)成：主要性能：高達(dá)300Hz的旋轉(zhuǎn)速度：鏡頭旋轉(zhuǎn)速度是影響測(cè)量速度的一個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)。360度視角記錄：一次記錄掃描能用360度的視角對(duì)襯砌及路面表面進(jìn)行全面記錄。360度上的10000像素分辨率：三個(gè)記錄頻道的像素密度是一樣的，這樣記錄的結(jié)果有利于裂縫的識(shí)別。帶電鏡驅(qū)動(dòng)和控制器的360度掃描頭主要性能：帶電鏡驅(qū)動(dòng)和控制器的360度掃描頭主要性能：兩套記錄和存儲(chǔ)系統(tǒng)：同時(shí)記錄和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，一臺(tái)用于測(cè)量，另一臺(tái)可用于檢查和臨時(shí)數(shù)據(jù)處理，便于分析數(shù)據(jù)的正確性，加快工作進(jìn)度。三個(gè)同步記錄頻道：在一次記錄掃描下，TS3能生成一張隧道表面像片、熱影成像圖片和斷面尺寸數(shù)據(jù)圖片，允許進(jìn)行計(jì)算機(jī)組合，生成多種不同的分析結(jié)果。兩套同步數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)系統(tǒng)主要性能：兩套同步數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)系統(tǒng)最大的靈活性TS3隧道掃描儀能安裝在任何只要有足夠安放掃描儀和操作平臺(tái)的空間，且能提供相應(yīng)載重能力的運(yùn)輸機(jī)車上。這可以是像小型貨車和小客車等公路交通工具，也可以是任何能描述的軌道車輛。這使得掃描系統(tǒng)可適用于任何應(yīng)用，不管是公路、鐵路還是城市輕軌地鐵隧道，也可適用于能源隧道和水工隧道。配套改裝運(yùn)載車輛最大的靈活性配套改裝運(yùn)載車輛激光測(cè)量校準(zhǔn)設(shè)備

經(jīng)過一定的使用時(shí)間后，應(yīng)對(duì)激光測(cè)量圖像的顏色進(jìn)行校正，以確保測(cè)量圖像的真實(shí)性，防止失真現(xiàn)象。靜態(tài)測(cè)量設(shè)備

檢測(cè)前須對(duì)激光頭高度、系統(tǒng)傾斜角度等進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)用于對(duì)隧道檢測(cè)數(shù)據(jù)的幾何校正分析。

輔助測(cè)量設(shè)備激光測(cè)量校準(zhǔn)設(shè)備靜態(tài)測(cè)量設(shè)備輔助測(cè)量設(shè)備工作參數(shù)如下：

掃描頭工作頻率：旋轉(zhuǎn)速度可達(dá)250~300Hz(即掃描頭每秒可旋轉(zhuǎn)250~300轉(zhuǎn))

螺旋線縱向間距：相鄰兩條掃描測(cè)線縱向間距為2~5mm

掃描精度：每條掃描線(360°范圍)10000激光測(cè)點(diǎn)，2500000~3000000點(diǎn)/秒工作參數(shù)如下：隧道檢測(cè)數(shù)據(jù)處理主要流程如下：數(shù)據(jù)分解數(shù)據(jù)過濾幾何校正溫度校正病害標(biāo)記圖像查看動(dòng)畫演示報(bào)告打印與出版從原始數(shù)據(jù)分解為三通道(表面圖像、溫度、幾何尺寸)數(shù)據(jù)去除奇異點(diǎn)(如漫反射)糾正車輛行駛過程中發(fā)生的偏移、傾角變化等導(dǎo)致的幾何誤差利用溫度記錄板測(cè)量的數(shù)據(jù)修正記錄的溫度數(shù)據(jù)，利于判斷滲漏水等從處理的圖像中根據(jù)規(guī)則標(biāo)記襯砌開裂、露筋、滲漏水等病害利用處理圖像查看隧道細(xì)節(jié)，如裂縫、露筋、襯砌表觀細(xì)節(jié)等以檢測(cè)員自身在隧道內(nèi)行走檢測(cè)的視角看隧道表觀狀態(tài)隧道檢測(cè)數(shù)據(jù)處理主要流程如下：從原始數(shù)據(jù)分解為三通道(表重點(diǎn)介紹三個(gè)功能軟件：病害標(biāo)識(shí)軟件tunnel-inspector數(shù)據(jù)分析工具Tuview動(dòng)畫演示軟件Tudrive重點(diǎn)介紹三個(gè)功能軟件：病害標(biāo)識(shí)

根據(jù)數(shù)據(jù)處理后得到的實(shí)際圖譜，與預(yù)設(shè)的病害標(biāo)準(zhǔn)圖對(duì)比分析，分別對(duì)應(yīng)標(biāo)識(shí)相應(yīng)病害現(xiàn)象如不同寬度的襯砌裂縫、不同狀態(tài)的滲漏水、露筋、襯砌掉塊等。病害標(biāo)識(shí)軟件tunnel-inspector病害標(biāo)識(shí)病害標(biāo)識(shí)軟件tunnel-inspector數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能：能以合理和可選擇性的方式列表或統(tǒng)計(jì)分析各型病害的分布及總量情況，便于開展分段評(píng)估和數(shù)據(jù)整理工作。對(duì)比分析功能：能將檢測(cè)工作前后兩次的數(shù)據(jù)重疊，從而分析各部位病害的發(fā)展和變化情況，對(duì)判斷病害的發(fā)展趨勢(shì)具有重要作用。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能：能以合理和可選擇性的方式列表或統(tǒng)計(jì)分析各型病害數(shù)據(jù)分析工具軟件較為簡單、直觀，使用測(cè)量數(shù)據(jù)，把隧道分析搬進(jìn)室內(nèi)，用不同功能鍵實(shí)現(xiàn)諸如搜索一個(gè)特定的點(diǎn)、縮放輪廓顯示與定位范圍、改變亮度及對(duì)特定現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分析。隧道斷面完全360°范圍顯示三通道（圖像，溫度及幾何）同步顯示數(shù)據(jù)分析軟件Tuview數(shù)據(jù)分析工具軟件較為簡單、直觀，使用測(cè)量數(shù)據(jù)，把隧道分析搬細(xì)部觀察：可以選擇某一細(xì)部，然后進(jìn)行全分辨率觀察。有不同的選項(xiàng)可供選擇來以最佳效果顯示細(xì)部圖像，例如可以通過改變視角以取得最佳觀察效果。測(cè)量：可以測(cè)量三維圖像中任意兩個(gè)有效點(diǎn)或者兩個(gè)分開的橫截面間的距離。細(xì)部觀察：可以選擇某一細(xì)部，然后進(jìn)行全分辨率觀察。有不同的選凈空繪圖：可通過實(shí)物或限界對(duì)隧道的凈空進(jìn)行核對(duì)，并可生成相應(yīng)結(jié)果的圖像。地理坐標(biāo)：如果有隧道的地理位置數(shù)據(jù)并且可參照國家坐標(biāo)進(jìn)行變換，就可以將隧道實(shí)際地理環(huán)境模擬顯示。

凈空繪圖：可通過實(shí)物或限界對(duì)隧道的凈空進(jìn)行核對(duì)，并可生成相應(yīng)高分辨率細(xì)節(jié)顯示（圖像放大）對(duì)比度和亮度的顯示變化細(xì)節(jié)的三維展示及三維放縮選擇剖面為CAD程序輸出DXF文件選擇剖面輸出整齊對(duì)應(yīng)的數(shù)值，如x/y值帶有可自由選擇顏色和臨界距離的凈空?qǐng)D軌跡位置的變化模擬體積計(jì)算（例如，開裂體積，填充體積）生成圖像冊(cè)的打印功能（連續(xù)打印功能）高分辨率細(xì)節(jié)顯示（圖像放大）對(duì)比度和亮度的顯示變化TuDrive軟件不僅可使使用者對(duì)隧道進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)可視化建模，使隧道檢測(cè)數(shù)據(jù)圖形化后盡收眼底，而且還提供了許多其它的有用的功能。導(dǎo)航：TuDrive允許使用者自由移動(dòng)，例如可以可變速度向前或向后移動(dòng)，或者移動(dòng)到某一確定點(diǎn)；可以分開或同時(shí)并列顯示可視化圖像或熱感應(yīng)圖像；可以預(yù)先設(shè)定圖像的移動(dòng)然后再播放；還可以實(shí)時(shí)顯示變化曲線。動(dòng)畫演示軟件TudriveTuDrive軟件不僅可使使用者對(duì)隧道進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)可視化建?！?/p>

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及檢測(cè)成果■現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及檢測(cè)成果交通組織交通組織較為靈活，當(dāng)具備完全封閉的條件時(shí)，最好封閉交通進(jìn)行檢測(cè)。但一般情況下，特別是交通量大的高速公路，可選擇晚上交通量相對(duì)較小的時(shí)間段，采用分段臨時(shí)交通管制的辦法，減少對(duì)公路營運(yùn)的影響。對(duì)個(gè)別無法中斷交通的隧道，也可僅封閉一個(gè)行車道進(jìn)行檢測(cè)。

交通組織交通組織較為靈活，當(dāng)具備完全封閉的條車輛行駛位置現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況確定，采用方向指示輔助系統(tǒng)均可確保車輛沿隧道軸線方向行駛。具備隧道封閉條件時(shí)，可選擇沿隧道中線行駛，使得隧道左右側(cè)部位檢測(cè)分辨率一致。建議方式。車輛行駛位置現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況確定，不具備隧道封閉條件時(shí)可選擇封閉單車道，沿隧道一側(cè)車道行駛，另一側(cè)用于通車。因檢測(cè)車輛與行駛車輛速度差很大，因此行駛車輛在處理后的隧道圖像中長度通常不超過1m。不具備隧道封閉條件時(shí)可選擇封閉單車道，沿隧道一側(cè)車道現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作開展方式：封閉單車道或用警報(bào)車尾行押車均可，檢測(cè)速度5km/h現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作開展方式：封閉單車道或用警報(bào)車尾行押車均可，檢測(cè)檢測(cè)成果：襯砌表觀圖像數(shù)據(jù)紅外溫度數(shù)據(jù)襯砌內(nèi)凈空尺寸數(shù)據(jù)成果展現(xiàn)方式:照片式外觀病害展布圖紅外溫度數(shù)據(jù)圖片任意橫斷面截圖局部細(xì)節(jié)展示動(dòng)畫演示隧道檢測(cè)過程檢測(cè)成果：照片式襯砌外觀病害展布圖照片式襯砌外觀病害展布圖襯砌表觀圖像紅外溫度圖像襯砌表觀圖像紅外溫度圖像襯砌斷面內(nèi)凈空截圖襯砌斷面內(nèi)凈空截圖局部細(xì)節(jié)展示檢測(cè)過程及結(jié)果動(dòng)畫演示局部細(xì)節(jié)展示檢測(cè)過程及結(jié)果動(dòng)畫演示該系統(tǒng)目前主要應(yīng)用于運(yùn)營隧道的襯砌外觀檢測(cè)，適用于隧道交竣工、定期、專項(xiàng)或特殊檢測(cè)，根據(jù)目前隧道養(yǎng)護(hù)現(xiàn)狀，該系統(tǒng)尤其適用于隧道定期檢測(cè)和專項(xiàng)檢測(cè)。該系統(tǒng)目前主要應(yīng)用于運(yùn)營隧道的襯砌外觀檢測(cè)，適用于隧■

系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)■系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)與傳統(tǒng)人工檢測(cè)相比，系統(tǒng)有如下優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)化程度高：該儀器搭載于檢測(cè)車輛上，通過發(fā)射激光信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)隧道外觀病害，只需檢測(cè)車輛在隧道內(nèi)通行一次，即可完成整個(gè)檢測(cè)過程。隧道三維激光掃描儀完成現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)后，所有檢測(cè)數(shù)據(jù)均可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)電子化存儲(chǔ)。檢測(cè)精度高，成果客觀真實(shí)：能該系統(tǒng)運(yùn)用外觀圖像、溫度圖像及現(xiàn)場(chǎng)觀察等三種方法對(duì)襯砌滲漏水病害進(jìn)行準(zhǔn)確判定，同時(shí)對(duì)襯砌任何部位0.2mm以上的裂縫均能準(zhǔn)確識(shí)別，能克服人眼觀察距離有限、存在遺漏的缺點(diǎn)。照片式外觀圖像能形象真實(shí)客觀的反映病害形態(tài)、走向、分布等參數(shù)，能克服人工記錄和繪制時(shí)的隨意性。與傳統(tǒng)人工檢測(cè)相比，系統(tǒng)有如下優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確判斷病害的發(fā)展：系統(tǒng)數(shù)據(jù)和成果采用電子化方式存儲(chǔ)，可以將歷年的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，準(zhǔn)確判斷病害的發(fā)展情況，為病害是否處治和如何處治提供科學(xué)依據(jù)。檢測(cè)速度快，對(duì)交通影響小：目前常