三維激光掃描技術(shù)在基坑變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用探討

四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川 成都 611231

引言

近幾年隨著城市建設(shè)的速度越來(lái)越快，城市內(nèi)存在的基坑工程建設(shè)數(shù)量也在逐步增加，然而隨著我國(guó)城市內(nèi)深基坑的施工，施工基坑的挖掘會(huì)直接影響到周圍建筑的建筑基礎(chǔ)，以及建筑的使用壽命，建筑的穩(wěn)定性等。為此，在實(shí)際開(kāi)展施工過(guò)程中，需要對(duì)基坑監(jiān)測(cè)基坑進(jìn)行監(jiān)測(cè)，防止其變形過(guò)大，同時(shí)也需要在基坑工程施工過(guò)程中了解基坑的整體變形情況，既能確保該工程的安全性，也能確保周邊工程的安全。

一、應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

三維激光掃描技術(shù)隨著科技的進(jìn)步和多年不斷發(fā)展越來(lái)越完善成熟，在基坑變形監(jiān)測(cè)工程案例中利用激光掃描技術(shù)，其主要的優(yōu)勢(shì)是能夠在基坑變形監(jiān)測(cè)中快速獲取掃描區(qū)域的高精度三維數(shù)據(jù)。利用掃描的數(shù)據(jù)來(lái)全面進(jìn)行分析及時(shí)快速準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)基坑變形情況。目前三維掃描儀的運(yùn)行平臺(tái)有多種形式，有固定式、機(jī)(飛機(jī))載式、車載式、便攜式(背包式)等且方便易于操作。用三維激光掃描技術(shù)獲取數(shù)據(jù)時(shí)，觀測(cè)站的坐標(biāo)可利用GPS或者全站儀進(jìn)行測(cè)量來(lái)獲得，以滿足規(guī)范要求的精度。應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)能夠讓基坑監(jiān)測(cè)工作其效果更加高效。

二、三維激光掃描技術(shù)在基坑變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

1.數(shù)據(jù)獲取階段。在獲取數(shù)據(jù)階段應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)，其主要的目的是利用掃描技術(shù)對(duì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目開(kāi)展掃描收集大量三維數(shù)據(jù)的工作。可根據(jù)項(xiàng)目的特性使用什么觀測(cè)平臺(tái)，針對(duì)不同平臺(tái)儀器狀態(tài)以及該觀測(cè)區(qū)域的實(shí)際情況進(jìn)行判別分析最合適的觀測(cè)方法，確保所獲取掃描的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度得到保證，既能滿足數(shù)據(jù)的后期處理。同時(shí)發(fā)揮出三維激光掃描技術(shù)所具有的獨(dú)特功效，對(duì)基坑項(xiàng)目形變的特殊地位根據(jù)實(shí)際變化情況也可設(shè)置標(biāo)靶，然后利用各個(gè)觀測(cè)站點(diǎn)對(duì)靶標(biāo)進(jìn)行三維激光掃描，獲取靶標(biāo)的掃描數(shù)據(jù)，這樣可以求得靶心坐標(biāo)。當(dāng)基坑的數(shù)據(jù)收集完成后就可以進(jìn)行下一步工作了。

2.數(shù)據(jù)預(yù)處理階段。數(shù)據(jù)預(yù)處理階段，首先對(duì)將三維掃描中所采集的海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理檢查是否完整等，再是去除噪點(diǎn)，由于掃描時(shí)存在一些遮擋和一些障礙，還有透明物體覆蓋等因素會(huì)造成不穩(wěn)定和噪聲點(diǎn)以及沉余數(shù)據(jù)等；因此需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分離和濾波，然后是點(diǎn)云拼接及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。歸納起來(lái)是：點(diǎn)云數(shù)據(jù)去噪、點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接、數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及配準(zhǔn)。以上的數(shù)據(jù)處理過(guò)程都通過(guò)軟件來(lái)完成，這里要說(shuō)的是不同儀器廠家各自的軟件有所不同，處理的結(jié)果精度和正確率都大至一樣。

3.數(shù)據(jù)后處理及變形分析。數(shù)據(jù)后處理是根據(jù)變形的不同分析方式方法來(lái)確是后期數(shù)據(jù)處理方法。目前常用有如下幾種方法：標(biāo)志目靶法、DEM數(shù)字高程差異法、三維模型差異法等。柱志目靶法，是將安裝在特定要重點(diǎn)觀測(cè)位置標(biāo)靶上的數(shù)據(jù)提取出來(lái)用幾次不同時(shí)期觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析來(lái)判其變化量以及其變化速率等變形情況。DEM數(shù)字高程差異法，是將基坑每次的全部數(shù)據(jù)建立高程數(shù)字DEM，這樣將不同時(shí)間段觀測(cè)的數(shù)字模型進(jìn)行比對(duì)得出其變化值分析其變形情況，當(dāng)然可以用其它軟件協(xié)助分析如Matlab和CAD軟件將變化值繪制成斷面、曲線圖與變形三維曲面圖來(lái)表示變形情況。三維建模也是對(duì)基坑的多次數(shù)據(jù)單獨(dú)建立模型進(jìn)行比較分析求出差異來(lái)判斷其變形情況。因此對(duì)變形分析手段和方法是很多的，至于采用什么方法要根據(jù)變形對(duì)象的具體情況選用那種方法最合適得出的結(jié)果往確反映出變形情況是最要的。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在監(jiān)測(cè)基坑變形工作中，運(yùn)用三維激光掃描技術(shù)釆集數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、標(biāo)靶坐標(biāo)高程分析、數(shù)字模型分析等對(duì)前后幾次數(shù)據(jù)的對(duì)比，分析出基坑在時(shí)間的演變過(guò)程中基坑出現(xiàn)的變形狀況以及變形量的大小。利用三維激光技術(shù)及進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，能快速準(zhǔn)確分析出基坑的所有變形情況，同時(shí)也能體現(xiàn)它的適應(yīng)性經(jīng)濟(jì)性與傳統(tǒng)的變形觀測(cè)相比其優(yōu)勢(shì)的所在。