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精品成果秀丨华泰天宇:vMS3D车载三维移动测量系统助力长距离隧道数字化建设工程
2025-03-1226

精品成果秀


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vMS3D车载三维移动测量系统实现了长距离隧道数字化建设工程并满足相关数字平台的应用

针对我国南部某市总长90公里的高速公路隧道数字化建设需求,vMS3D车载三维移动测量系统在不中断隧道交通的情况下,高效完成了隧道土建结构、机电设施等全要素的高精度三维数据采集与建模。项目要求数据成果精度,并实现模型及数据格式的多平台兼容性,为后续隧道数字化管理奠定基础。
面临多重挑战,隧道内车辆移动干扰点云匹配、激光雷达垂直视角受限、光照不足影响视觉传感器、无GNSS信号依赖、长距离隧道采集及高精度与时效性要求。通过vMS3D车载三维移动测量系统,结合现场踏勘与路线规划,实施车载扫描及数据后处理(去噪、建模),成功克服环境限制,输出高精度点云与三维模型,清晰展现隧道结构、设施细节及表面特征。数据成果兼容主流平台格式,支持GIS分析与工程优化,显著提升采集效率与数据通用性,为高速长距离隧道数字化建设提供了可靠的技术范例。


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隧道图

高速公路长距离隧道测量存在显著技术瓶颈,卫星信号失效、IMU漂移误差累积、高速工况限制控制点布设等因素,严重制约传统测量手段应用。南方某城市总长90公里的高速公路隧道群,创新采用vMS3D车载三维激光扫描系统,突破性实现多线路连续动态采集技术方案。该系统通过车载高速扫描模式,在保持正常通行条件下完成长隧道全断面同步采集,极大提高了采集效率。

经点云-影像融合处理,不仅可提取隧道衬砌表面毫米级形变数据,还能构建三维可视化数字孪生体,支撑"透彻感知-智能分析-应急推演"的全生命周期管理闭环。特别在工期紧、任务重的极端条件下,该技术成功攻克动态环境下毫米级测量精度的行业难题,为智慧隧道建设提供了高精度时空基准数据支撑,其点云密度达2000点/㎡。



vMS3D车载三维移动测量系统

vMS3D车载三维移动测量系统是面向复杂室外环境设计的全息空间数据采集平台,其技术基于 SLAM+INS + 航空摄影融合算法和多年的室内外三维移动测量技术研发积累。深度体现在多源传感器融合、极端环境鲁棒性和智能化数据处理三大核心领域,重新定义了移动测绘的技术边界。该系统在室外无GNSS信号的情况下,仍能正常采集高精度的三维数据,特别适用于道路、城镇、隧道等室外环境的移动测量。相较于传统的测量移动扫描仪,vMS3D在采集效率、测量成果精度和完整性等方面均实现了革命性的进步。


一、核心功能:无GPS也能精准工作
无需卫星信号:在隧道、高楼区等GPS失效场景中,通过独有的SLAM+INS+ 航空摄影融合算法,可实现自主定位
多传感器协同:激光雷达扫描三维形状,摄像头补充纹理细节,惯导实时追踪位置,三者数据秒级融合,生成彩色的高精度三维模型。

二、核心优势:又快又准又省力
效率革命:1小时扫描近百公里道路,数据采集速度提升数十倍,适合大范围测绘。
精度保障:长距离隧道内无GPS,定位精度达厘米级;城市复杂场景建模分辨率达2厘米(能看清井盖纹理)。
智能处理:自动过滤车辆、行人等移动物体,直接输出“干净”的静态场景模型,人工干预量小于百分之一。
三、典型应用场景
道路巡检
90公里/小时车速下,一次性采集车道线、标志牌、边坡变形数据,高效完成全省高速路普查。
城市三维地图
替代无人机禁飞区限制,车载扫描楼体、桥梁、路灯,直接生成数字孪生城市底座。
隧道安全监测
毫米级裂缝识别,同步检测隧道表面和内部结构,1次扫描替代数十人检测团队。

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vMS3D车载三维移动测量系统



项目实施

1

项目目标

构建基于vMS3D系统的隧道全要素数字底座

实现全息采集:覆盖土建结构、机电设备等12类设施的三维激光扫描,相对精度≤5mm

智能建模:输出兼容BIM/CIM平台的语义化模型,构件属性完整度≥98%

动态适配:支持交通流不中断(车速可达90km/h)条件下的连续采集作业。

2

项目难点

2.1 数据采集过程在隧道正常运行状态下,内部的车辆等移动对象会对点云的匹配和地图的更新产生影响

2.2 受采集角度影像,激光雷达的垂直视角可能受到限制,导致某些区域难以扫描到。

2.3 隧道环境光照不足,对基于视觉的传感器性能影响较大。

2.4 隧道内卫星信号缺失,对于设备不依赖于GNSS信号进行高效工作有硬性要求。

2.5 项目涉及多个大于一公里的长距离隧道数据采集。

2.6 时间紧迫任务重,项目成果质量要求高。


3

技术方案

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1.动态采集优化
预扫描路径规划:通过提前勘测确定最优扫描轨迹,结合曲率半径动态调节扫描仰角(±18°),盲区覆盖率降低至0.4㎡/延米。
在线滤波系统:集成多普勒-卡尔曼滤波算法,实时剔除运动目标点云,动态干扰抑制率提升至89%。
2.数据融合引擎
光照自适应建模:开发反射率-照度补偿模型(RMSE=0.028),低光环境点云完整度提升42%。
3.智能处理管线
边缘计算节点:部署车载GPU集群,实现点云去噪(1200万点/秒)-语义分割(98%准确率)-Mesh生成流水线作业
多源数据对齐:创新时序-空间双重约束算法,长隧道点云拼接误差压缩至0.08%·L。
实施成效:在保持双向通车条件下,系统以90km/h巡航速度完成采集,相较传统方法外业效率提升数倍;通过自动化建模引擎,内业人工干预量减少87%,最终输出包含36类设施属性的BIM-LOD3级模型,满足基础设施全生命周期数字化管理需求。


数据采集现场


项目成果

经由采集的点云数据,精准无误地呈现出隧道的实际状态。在模型之中,清晰可见每一处细微之处,无论是其表面的纹理还是可能存在的微小瑕疵都能得以展现;隧道内的设施,墙体结构,其位置、形态及相互关系一目了然。该模型能够充分满足后续环节多样化的需求。

 

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数据模型


与此同时,输出多种常用数据格式,完美适配市场上绝大多数主流平台的数据格式要求。无论是用于地理信息系统(GIS)平台进行空间分析,还是导入到专业的工程设计软件中进行进一步设计优化,都无需繁琐的数据转换过程,极大地提升了数据成果的通用性和共享性,为隧道工程相关的各个领域提供了坚实的数据基础和有力的技术支持。


点云数据

隧道模型


基于vMS3D车载三维移动测量系统的隧道数据采集实践与传统SLAM设备、架站式三维激光扫描仪、车载扫描仪相比,不仅数据采集速度加快,作业强度降低,数据质量高,而且具有多平台兼容的属性,对助力隧道数字化建设具有显著优势。

展望未来,随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展,vMS3D车载三维移动测量系统将在隧道数据采集和安全管理领域发挥更加重要的作用。我们有理由相信,在不久的将来,这一技术将成为隧道数据采集的主流方式,为智慧交通、智慧城市的建设提供更加精准、高效的数据支持。同时,随着相关技术的不断成熟和完善,vMS3D车载三维移动测量系统还将在更多领域得到广泛应用,为推动智慧城市建设贡献力量。



北京华泰天宇科技有限公司

北京华泰天宇科技有限公司,作为实景三维技术与无依托技术的领导者,聚焦于实景三维技术的研发与应用。基于INS与独有的重定位SLAM算法,自主研发了一系列移动三维激光扫描系统,适用于室内外不同场景的三维数据采集,可一次采集数万平米的点云数据,在高效的同时,保证豪米级点云精度。

公司业务范围广泛,涵盖三维数据及实景采集系统销售、数据采集与建模服务、室内定位服务、自动驾驶与精准地图服务等多个领域,并提供基于上述业务的定制化解决方案与设备研发服务,致力于推动实景三维技术在各行业的深入应用与创新发展。


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来源:华泰天宇点击文末“阅读原文”)



通讯员:王   建(华泰天宇
编   辑:李   娟
审   核:余   青

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