铁路桥墩检测

一、概述

三维激光扫描技术是国际上近期发展的一项高新技术。利用三维激光扫描技术, 可以深入到复杂的现场环境及空间进行扫描操作, 并可以直接实现各种大型的、复杂的、不规则、标准或非标准的实体或实景三维数据完整的采集, 进而快速重构出实体目标的三维模型及线、面、体、空间等各种制图数据。

本方案是对高铁桥墩进行全方位测绘，通过测绘数据分析桥墩的倾斜变形等。

二、仪器设备介绍

本次采用的是Faro Focus 3D 三维激光扫描仪。Faro Focus 3D扫描仪主要参数如下：

测点速度：976,000点/秒

精度：±0.15mm；

扫描视角范围：水平360°垂直300°

内置相机：7000万像素广角环幕

尺寸：240×200×100mm

重量：5公斤

三、实施方案

1、外业扫描

在桥墩周围架设扫描仪扫描，保证数据获取全方位无死角。架站示意如下图：

架站示意图

扫描仪的设置只需要新建项目工程，设置扫描的分辨率和质量。分辨率可以控制点云密度，质量可以控制点云厚度，此次采用高分辨率和正常质量模式，时间只需要3分钟20秒。

多站数据可以通过周围环境，在Scene软件通过ICP算法将各站数据融合在一起，形成完整的三维场景数据。采集样例如下图：

三维点云数据

三维点云数据

上图数据全部由点阵数据组成。每个点都包含X、Y、Z空间信息。将点云数据导入三维分析软件即可进行偏差分析。

2、内业分析

将点云数据导入三维分析软件，可以对比现场数据与设计模型的三维偏差，生成偏差色谱图，红色代表相对设计位置外偏，蓝色代表相对于设计位置内偏。对比基准可以是设计模型，也可以是水平面和铅锤面。

通海量点云可以拟合桥墩的每个面，测量每个面与水平面的角度，

桥墩每个面的角度检测

通过点云与设计位置的对比可以在色谱上清晰反映偏差方向和趋势。生成偏差对比表格，表格中有设计位置、测量位置、偏差对比等。

偏差色谱图

偏差对比表

除此之外还可以对桥墩进行横剖、纵剖。对比横截面和纵截面现场实际情况和设计位置的偏差。

横截面分析

横截面分析

纵截面分析

四、总结

通过对不同标高、不同位置的剖面的偏差可以清晰反映桥墩的不同位置的位移量。除此之外还可以定期观测，对比不同时期的数据变化量，可以清晰反映出变形趋势。