[发明专利]定点扫描式快速隧道断面净空测量及收敛测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程测量技术领域，尤其是一种实现定点扫描式快速隧道断面净空测量及收敛测量的技术。 

背景技术

地铁作为新型交通工具正不断改善城市交通拥挤状况和人们出行条件。 

在地铁隧道工程的施工中及贯通后，包括运营阶段，均需要对隧道的成型衬砌进行收敛监测和净空测量等工作。目前国内主要采用的传统的测量方法包括人工测量、断面仪施测、类断面仪的全站仪辅助机载软件等方法，在国外，伴随着激光测量技术的发展，对于隧道的断面测量及其他监测工作，出现了采用三维激光扫描仪的方法，其中： 

1）人工测量方法 

根据需测的断面参数对每个需要观察的隧道断面点进行人工放样，并把隧道的设计线路中心放样到隧道底板上，再采用人工的方法量取断面测点并测定所述断面测点的高程和顶底板高程。 

该方法的缺陷很明显，每个观测断面的观测点和隧道设计线路中心均需要进行人工放样外业工作量巨大，由于是采用量取距离的方法所以精度不高。 

2）断面仪施测办法 

在每个需要观察的隧道断面上，把隧道的设计线路中心放样到隧道底板上，再在放样的隧道设计线路中心点上架设断面仪进行扫描观测，有专门的内业处理软件。 

该方法无需对观测断面的观测点进行放样，相比人工测量要简便，但仍然要进行每个观测断面的隧道设计线路中心点的放样，且每个观测断面均需要架站，外业工作量仍然不小。内业由于可以采用相关软件实现，较简便。由于目前的断面仪精度精度均不高，且放样后再架站同样也影响观测精度，因而成果精度一般。 

3）全站仪辅助机载断面软件技术 

该技术方法的工作原理与断面仪基本一致，全站仪辅助机载软件技术是把 部分可程序化的工作通过专有工具编程并录入全站仪，从而辅助测量工作，同时还可结合后处理软件简化数据处理的工作，由于全站仪可以在施工中发挥其他测量作用，而断面仪只能用于测断面，因而相对而言成本低于断面仪，且全站仪的精度要高于断面仪，因而精度较高，但是，搬站次数多、外业工作量大、自动化程度不高。 

4）三维激光扫描技术 

该技术具有三维测量和快速扫描的特征，成果为点云的形式，单个点的成果精度一般，但由于观测成果海量，结合相应软件可以实现较高精度，且采集数度快、数据完整、外业工作量小、数据后处理方便。但该技术的软硬件成本十分高昂，其单站扫描长度也不宜过长，不然精度衰减的较快，一般50左右就要换站，换站工作量仍然不小。 

针对现有技术存在的各种缺陷，本发明需实现的目标主要有：少架站或不架站，可快速自动定位；无需对观测隧道进行外业放样和做标记工作，通过预先输入的数据实现测点的自动查找和测量；定点扫描提高观测速度、在全站仪上开发成本不高；如采用行走小车可实现自动行走，全过程无人干预。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种内外业工作量低、速度快、成本不高的实现隧道断面监测和净空测量方法。 

为实现上述技术效果，本发明公开了一种定点扫描式快速隧道断面净空测量及收敛测量方法，所述测量方法主要包括以下步骤： 

a.在初始位置架设一全站仪，基于隧道施工时布设的控制点对所述全站仪进行定位； 

b.结合所述全站仪的定位数据与预存的隧道结构数据计算出该初始位置测量点的空间坐标，控制所述全站仪指向所述测量点完成测量； 

c.移动所述全站仪至下一测量位置，重复上述步骤a、b; 

d.到达终点，完成整个隧道的测量。 

本发明进一步的改进在于，所述全站仪架设于一小车上，在移动中定时采集小车的行进数据，利用惯性制导技术控制小车移动至测量位置，并对所述全站仪进行定位。 

本发明进一步的改进在于，所述预存的隧道结构数据包括隧道的DTA数据、设计的管片参数、断面测点的尺寸参数、实际管片偏差尺寸。 

本发明进一步的改进在于，所述小车的行进数据包括方位、坡度、滚角变化量、行程。 

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果是：采用根据隧道设计轴线和其他相关资料自动计算需观测断面测量点的坐标参数并结合全站仪的马达控制和免棱镜功能实现无需对观测隧道进行外业放样和做标记工作；采用后方交会法定位，必要时结合行走小车进行控制实现全站仪快速定位，减少搬站或不搬站；由于是定点扫描，扫描点不多，速度较快，同时在已有的全站仪上实现成本不高，使得测量速度快、成本不高。 

具体实施方式

为利于对本发明结构的进一步了解，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。