三维激光扫描技术在公路边坡监测中应用

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1、三维激光扫描技术在公路边坡监测中应用　　【摘要】本文以三维激光扫描技术在公路边坡监测中的应用为实例，研究了三维激光扫描技术在边坡监测工作中应用的可行性及其技术实现方案，对其他工程项目应用具有重要的指导和借鉴意义。【关键字】三维激光扫描；边坡监测1.概述三维激光扫描测量技术的应用，为人们获取丰富的空间信息提供了一种全新的测绘技术手段，传统的单点数据采集变为连续自动的获取多点信息，从而提高了测量的效率，拓宽了测绘技术的应用领域。边坡监测的传统技术手段多种多样，但都需要在变形体上布设监测点，由于监测点的数量有限、测量效率低、受天气等因素影响大，测绘新技术的引

2、入与研究对于提高边坡监测的效率有重要的意义。2.三维激光扫描系统工作原理5三维激光扫描仪采用非接触式激光测量的方法，以点云方式表现目标物体表面的几何特征。仪器发射激光束到旋转式镜头中心，镜头通过快速而有序地旋转将激光依次扫过被测区域，激光接触到物体后，光束立刻被反射回扫描仪，通过内部微电脑计算光束的飞行时间从而计算出激光光斑与扫描仪两者之间的距离；同时，仪器通过内置角度测量系统来量测每一激光束的水平角与竖直角，进而获得每一个扫描点在扫描仪所定义坐标系内的X、Y、Z坐标值。3.三维激光扫描技术在边坡监测应用三维激光扫描技术作为一种手段在边坡监测中进行应用

3、，必须制定科学的技术方案以保证其技术实现。下面以某公路边坡监测项目为例，详细阐述其技术实现方案，该方案主要包括以下几个方面内容：监测技术流程、后期技术处理、边坡位移成果报告（包括点对比、线对比、面对比）、边坡位移预警、监测频率、功效分析、监测精度分析等。3.1监测技术流程5三维激光扫描技术作为一种全新的测绘技术手段，其在边坡监测工作中的具体应用有其独有的技术流程，在本项目中主要采用以下几个步骤进行：①在待测边坡段，采用常规测量方法建立监测控制点。控制点应选在稳固的地方，保证距离待观测边坡100m内；②将控制点与公路原有控制点进行联合测量，包括水准测量和

4、平面测量；③每次扫描前要对控制点进行复测，以验证控制点是否有位移情况，待验证无误后方可进行扫描工作；④利用三维激光扫描仪对待测边坡实施三维激光扫描，同时扫描标靶，拟合出标靶中心站心三维坐标；⑤利用全站仪免棱镜功能对标靶靶心进行坐标测量；⑥对采集到的边坡点云数据，进行拼接，形成边坡整体点云数据；⑦对拼接好的边坡点云数据，在Cyclone7.0软件中进行后期处理。提取点坐标、线画图及三维建模；⑧综合分析边坡的位移情况及位移趋势，将边坡位移异常的部位及时上报。其中包括点坐标对比、断面/平面对比、面对比（模型对比）。3.2后期处理技术要求后期数据处理是三维激光

5、扫描技术应用的关键阶段，为保证监测数据分析的科学性、有效性，在外业数据获取后的内业数据处理分析阶段，必须遵循以下几个关键技术要求。①在同一软件、同一坐标系统中处理数据；各次扫描数据根据控制点融合，做到同一坐标系统比较；②应对扫描产生的噪音数据进行剔除，只针对有效的边坡点云数据进行处理；③针对土质边坡的监测，主要以判断支护框架结构物的变形情况，从而认定边坡整体的位移，如果现在没有固定明显直呼框架结构物，必须适当添加控制点；④针对石质边坡的监测，针对边坡的突出部位和浮石需要进行重点监测，并建立实体模型，计算模型重心进行比较。3.3边坡位移监测成果报告在边坡

6、监测项目中采用三维激光扫描技术与采用传统测绘技术的主要优点就在于，它克服了传统监测技术以点代面的局限性，它能够对被监测对象表面进行整体分析，反映出被监测体的整体变化情况，因此能够提供更加丰富的数据分析手段，主要包括如下内容：53.4边坡位移预警针对每段边坡，在后一期与前一期扫描之后对各观测期数据进行分析，提取边坡变形较大值，然后甄选出位移变量的最大值，在成果图表、平面图、断面图中进行特殊标地，详细记录各项相关信息，及时上报。3.5监测频率项目监测的频率的设定应根据相关规范规、外界条件变化及数据数据反映情况适时调整。在本项目中在施工的前三个月，每月监测一

7、次；在雨季必须每月观测一次，如遇暴雨，可以在雨后进行监测，尽量完善全年数据，以利于边坡分析；在以后可根据监测情况适当调整监测频率。3.6功效分析三维激光扫描仪扫描速度快、精度高的优势可以大大缩减测量人员在监测区的作业时间，降低了对交通通行的干扰，同时可以采集全面的数据，而传统监测手段是在若干固定的点位上进行分期测量对比，难免以点代面；三维激光扫描技术采集数据可以达到毫米级间距，在点云数据中可以方便的进行线比较及面比较，其非触式测量的方式，可以做到工作人员不靠近边坡的情况下顺利采集数据，提高作业安全系数。3.7监测精度分析4.结束语5三维激光扫描技术彻底

8、改变了传统测绘的单点测量的数据获取方式，为用户提供了全新的测量记录的手段。虽然目前三维激光扫描