摘要：纽约州北部的地下通道网络已有100年历史，其中包含供暖系统、电线和其他公用设施，现在已经开始显露出老化迹象。由于安全原因，第三方的进入受到限制，在没有现成纸质或数字文档的情况下，对老化网络进行维护和维修是一项真正的挑战。

三维激光扫描技术生成了复杂隧道网络的高度详细的三维模型

项目背景

纽约州北部的地下通道网络已有100年历史，其中包含供暖系统、电线和其他公用设施，现在已经开始显露出老化迹象。由于安全原因，第三方的进入受到限制，在没有现成纸质或数字文档的情况下，对老化网络进行维护和维修是一项真正的挑战。

为了提高效率，管理人员认为，建立一个精确的三维模型，显示系统中所有设备的尺寸、位置和空间关系，将是理想解决方案的关键部分。基础设施的综合数字模型将有助于确定需要重点关注的区域，并预先在办公室完成规划工作，以节省项目团队在隧道中花费的时间。不过，在地下环境中采集数据仍然很困难。

解决方案

曾几何时，如果一个大型项目涉及错综复杂的地下公用基础设施，包括隧道和各种尺寸的管道，则需要数月的艰苦传统测量，测量团队需要手动测量和记录每一寸土地。而如今，先进的三维激光扫描技术颠覆了这项工作。

经验丰富的Colliers Engineering & Design (CED)公司采用了先进的Trimble X7三维激光扫描仪扫描了超过3000米的范围，其中一些部分位于地下五层。

采集老化设施的详细三维数据可为未来维护提供关键信息

“如果没有三维激光扫描技术，我们将严重依赖手绘和手动测量，然后办公室人员会尝试将所有部分组合成地图，”CED负责人Lucas Boyer说道，“由于某些地区的公用基础设施种类繁多且空间有限，这个过程将非常困难且耗时。”

在考虑了所有方案后，CED专家选择利用Trimble X7三维激光扫描仪，以比传统方法少得多的时间完成了该项目。

成功的关键“我们需要开发一种新的方法来测量一条长隧道系统，该系统的覆盖范围和精度指标都必须满足客户的要求，而且只能从最小的通道进入。”Lucas说，“激光扫描使我们能够比传统方法更快地采集数百万个数据点，而这些综合数据将在未来用于甚至从未考虑过的项目。”

Trimble X7是一款高速三维激光扫描仪，可提供非常密集的360°点云和全景彩色图像，是CED团队策略的核心。他们利用X7快速地从固定点采集到了高密度的点云，成功采集到了阀门和弯头等小细节。

“Trimble X7比我们尝试过的其他任何扫描仪更加对用户友好、更加高效、更加可靠，”Lucas说道，“现场工作人员可以在Trimble T100平板电脑上实时查看采集到的数据。”

Trimble X7三维激光扫描仪比传统测量工具更快地收集全面的点云

X7的自动整平功能有助于确保即使在具有挑战的环境中也能准确采集数据，这对该项目非常有用。“我们发现它在狭窄、密闭的隧道空间中确实发挥了很大的作用。”Lucas解释说。

打破思维局限

该项目给CED团队带来了很多挑战，例如一些隧道内超过100°的高温、狭窄的空间和垂直竖井太小等。

由于该项目位于地下，要建立精确的控制点并不容易，而且隧道中间的机械室阻碍了从一端到另一端的直接穿越。因此，团队从一端的停车场开始，沿着坡道向下穿越五层开展工作，在地面上使用Trimble R12i GNSS接收机设置控制点，在地下使用Trimble S7测量机器人、Trimble TSC7数据采集器和Trimble DiNi数字水准仪设置控制点。在另一端，团队穿过一栋建筑物和多个狭窄的走廊，然后从另一个门洞向上攀登。Trimble Business Center (TBC)用于处理 GPS和整合数据，然后将其导出为CSV文件并导入Trimble RealWorks软件中。

由于数据量巨大，团队首先配准了X7数据集，然后将数据按项目区域划分，例如热隧道和冷隧道，然后再整合起来。团队使用Trimble RealWorks和TBC软件，将扫描数据与精准的控制网数据相结合，从而生成一个单一、一致、连贯的数字孪生世界。包含超过260亿个点的三维点云通过Trimble RealWorks Viewer交付给客户，这使得非技术利益相关者也能够轻松浏览整体数据。

“管理如此大量的数据是一项巨大的挑战——这次项目包括609站扫描和超过1TB的数据，”Lucas说道，“我担心我的电脑会崩溃，但Trimble软件可以处理和集成所有内容，为我们提供了整个隧道系统极其详细和准确的三维模型。”

“我们打破常规，并最终取得了如此出色的成果，对此我们感到非常满意，”Lucas说道，“经过数据配准，我们实现了扫描间公差为0.6厘米，端到端公差为7厘米，完全符合项目要求。”

通过使用三维激光扫描技术，CED团队能够在比使用传统测量方法所需时间少得多的时间内完成这一复杂项目，同时还能为客户提供更全面、更准确的数据集。260亿个数据点提供了详尽的细节，使业主无需亲自进入隧道即可彻底了解公用设施的状况和布局。这种创新方法改变了未来维护和维修工作的方式，显著提高了效率。

【沪敖3D】是一家致力于三维数字化行业解决方案的技术型企业，拥有丰富的三维项目经验，公司以行业应用为出发点，为客户提供三维数字化采集、三维数据处理、三维数据管理等一系列应用服务。目前主要服务于制造业（汽车、航空航天、船舶、模具、铸造以及各种机械）、建筑业（建筑设计、施工、装修等）、文化遗产（博物馆、古建筑、考古等）、数字化工厂、警用公共安全、影视制作、教育等行业。提供质量检测、三维建模、逆向工程、数字存档、GD/T分析、有限元分析、虚拟安装、干涉分析、工程测绘、形变监测、3D打印等技术方案。

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