论文部分内容阅读
广西地矿建设集团有限公司 530023
摘要：边坡挡墙变形是诸多路桥工程中常会出现的问题之一，对其进行的监测工作就非常重要，但是随着施工技术的变化发展，传统的监测技术可能早已不在适用于现有的边坡挡墙变形的监测，新技术的开发和应用迫在眉睫。三维激光扫描技术的出现为监测边坡挡墙变形问题开拓出了新技术口拟建。本文就将基于三维激光扫描技术的角度，探究这项新监测技术在边坡挡墙变形监测中的应用。
关键词：边坡挡墙变形；监测技术
前言
上个世纪九十年代出现并逐渐发展起来的三维激光扫描技术，能够简单快捷的获取到变形体目标的三维参数，彻底转换了传统的点带面监测扫描理念，将全局性监测理念带到了人们的面前，同时也快速体现出了全局性监测的技术优势，从多个方位掌握到变形体的变化时间、过程和规律，极大程度上丰富了变形体的测量价值和技术内涵。相比于传统的边坡变形技术，三维激光扫描技术主要具有无需预埋单项测量装置、可以实现非接触测量与监测，同时监测过程中的速度、精度和坡体的反应能力也能大幅度的提高，其技术优势和特点非常明显。在短时间内就可以获取变形图形的密度、精度的三维数据，然后在对三维数据进行分析建模之后则可以得到整个变形监测体的变化信息，同时对监测体的变形数据进行分析了解，掌握变形的规律，进而可以对边坡变形灾害进行报告研究。
一 三维激光扫描技术应用于边坡挡墙变形的技术原理
用于地面边坡挡墙变形监测的三维激光扫描技术主要由激光扫描仪、计算机、电源供应和其他附属配件所构成。激光扫描仪本身就具备距离测量和成像的能力，同时还可以结合CCD和仪器内部的调节对系统进行运转校正处理。
简单来说，激光扫描仪的运转原理就是根据光学三角原则来进行的，把激光作为测量光源，然后将其投射到被测量物体或区域之上，同时使用光电敏感元件在被测量物件的另一方接受激光的反射能量，然后根据光点与光点之间在物体上的成像位移偏移位置，并且结合被测量物体的平面积、像点和光点间距关系，进而计算得出物体的深度参数。
激光测算通过激光扫描仪发射激光二级管中的红外激光波线来发现安全波数，进而达到对测验对象测算立体面积的目的，抽取测量单位中的深度数据和相应的红外波长。在红外扫描仪内部，红外激光扫描控制模块和单个的红外数据测量模块的水平方向值分别为 和天距数值。红外扫描设备借助从被测量物体反射回来的红外激光信号，同时对每个单测量红外数据与被测量物体之间所经过的时间相位差，就可以准确侧脸计算得出被测物体到扫描点之间的距离数据S和相应的红外反射强度I。水平数据 和天距数值 的主要作用就就是用来分别计算红外激光扫描与被测物体上到扫描点三方的三维坐标及坐标数据。三位激光扫描处理体系通常都是在应用激光扫描仪器内部的坐标系统和相应的测算参数，通常情况下，X轴都是存在于横向扫面范围内，而Y轴则是纵向坐标区域内与X轴相垂直，Z轴则将会与横向扫描区域呈现垂直关系，进而就可以得到以下坐标点之间的三维计算公式：
X=Sin /sin（1）
Y=Sin /cos（2）
二 地面三维激光扫描仪使用的选择
边坡挡墙变形属于地面变形测量的技术范畴，变形监测就要将测量仪器具有较高的变形参数精度和测量数据采集精度，测量设备在采集处理数据之后还应该创建高精度的变形参数测量模型，针对部分高边坡的的变形测量测量仪器还必须要具备一定的仰角测量能力。根据边坡挡墙测量的实际需求，笔者推荐由奥地利RNIG公司生产的RNIG ZC-2000型红外激光扫描仪，应用脉冲测距的方式开展变形物体测量，使用RNIG ZC-2000型红外激光扫描仪可以实现独一无二的回波测量技术和全波数值分析与处理技术，每秒单发的红外激光信号达到了4000点，红外激光束的发生速率非常快，仪器所提供的仰角分辨率达到0.005°，红外激光的扫描距离整体达到了1.5km。除了上述能力之外，RNIG ZC-2000型红外激光扫描仪还可以在现有的基础扫描模式之上开展多菱镜快速旋转扫描，能够对变形物体进行多方位的全面扫描，红外激光扫描线条的分布可以实现最大的均匀性，现阶段单一的激光线条分布是在是不能满足当前的实际测量需求。在仪器接口处理方面，RNIG ZC-2000型红外激光扫描仪也预留出了GPS和数码相机的接口，因此可以实现在RNIG ZC-2000型红外激光扫描仪上进行GPS设备预先定位处理，同时还可以采用数码相机对变形测量数据进行数据同步采集。
三 边坡挡墙测量技术路线的规划
我们必须要明确边坡挡墙变形的测量任务必须建立在各环节载荷参数和外力作用的基础之上，了解变形挡墙形状的大小、位置和空间状态，尽量保证三方之间的位置关系处于和谐稳定，同时还应该实时掌握变形体的实际状态，进而为后续的测量工作打下坚实的数据基础。在实际作业过程中，必须根据检测的技术特点，灵活使用仪器的坐标系统来采集坐标参数，进而与国家的坐标系统产生技术联动，让检测的精确度得到充分的提高。
四 边坡挡墙变形监测
（一）采集测量参数
根据红外激光扫描数据采集作业规律，使用测站点加后视点的测量方式，在一号测量点上架设扫描仪，同时分别在二号测量点和三号测量点上架设测量标靶，其中三号测量点应该作为整个测量工程的定向中心点，二号监测点则应该被作为校验点。扫描监测站位置的设置应该距离边坡挡墙约30m左右，为了能够保证监测的数据采集精度和实际测量的效率，仪器设备的点云分辨率应该设置在120m以内，单点间距为0.05m。
（二）点云数据的分析处理
使用Riscanfb Ong数据分析软件来处理之前扫描得到的点云数据，数据的分析处理应该根据坐标点的实际信息准确录入，然后使用Riscanfb Ong数据分析软件来讲点云数据进行坐标转换处理，进而得到地面坐标系之下的基础原点数据。
（三）将点云数据建模
点云数据建模处理笔者推荐使用Genigkhg Cihgk软件，这是有美国Gbigk公司出品的逆向工程和三维数据处理软件，进而就可以得到更加完美的多面数据模型和数据网格，并且还可以将其灵活转换为NURRS曲面，同时还可以将更多的零单数据融入到该项系统当中，并将其转换为相应的数据模型。
把预处理的文本格式数据转调成到Genigkhg Cihgk软件当中，并且通筛选、分析、抽取和封装等方式，得到最终的三角网数据模型。
五 结束语
总而言之，三维激光扫描技术是当前边坡挡墙变形测量当中的最新技术之一，同时三维激光扫描技术在实际应用中的效果也是极佳的，本文主要引进了逆向工程和三维检测的理念。
参考文献：
[1]欧斌，孔祥玲，孙睿英.边坡挡墙变形监测新技术研究[J].测绘与空间地理信息，2014，05：219-221.
[2]王广军，姚令侃，杨明.岩质高边坡变形监测技术研究[J].路基工程，2007，03：108-110.
[3]周勇.重庆某隧道进口高边坡变形监测技术研究[J].科技创新导报，2011，03：69+71.
[4]林朝飞，庄红.边坡变形监测及数据处理技术研究[J].科技创新导报，2011，07：79.
[5]康应祥.佛山某隧道进口高边坡变形监测技术研究[J].科技创新导报，2011，06：52-53.
[6]张振辉.应用现代测绘技术的公路隧道进口边坡变形监测技术研究[J].科技创新导报，2010，24：99-100.
摘要：边坡挡墙变形是诸多路桥工程中常会出现的问题之一，对其进行的监测工作就非常重要，但是随着施工技术的变化发展，传统的监测技术可能早已不在适用于现有的边坡挡墙变形的监测，新技术的开发和应用迫在眉睫。三维激光扫描技术的出现为监测边坡挡墙变形问题开拓出了新技术口拟建。本文就将基于三维激光扫描技术的角度，探究这项新监测技术在边坡挡墙变形监测中的应用。
关键词：边坡挡墙变形；监测技术
前言
上个世纪九十年代出现并逐渐发展起来的三维激光扫描技术，能够简单快捷的获取到变形体目标的三维参数，彻底转换了传统的点带面监测扫描理念，将全局性监测理念带到了人们的面前，同时也快速体现出了全局性监测的技术优势，从多个方位掌握到变形体的变化时间、过程和规律，极大程度上丰富了变形体的测量价值和技术内涵。相比于传统的边坡变形技术，三维激光扫描技术主要具有无需预埋单项测量装置、可以实现非接触测量与监测，同时监测过程中的速度、精度和坡体的反应能力也能大幅度的提高，其技术优势和特点非常明显。在短时间内就可以获取变形图形的密度、精度的三维数据，然后在对三维数据进行分析建模之后则可以得到整个变形监测体的变化信息，同时对监测体的变形数据进行分析了解，掌握变形的规律，进而可以对边坡变形灾害进行报告研究。
一 三维激光扫描技术应用于边坡挡墙变形的技术原理
用于地面边坡挡墙变形监测的三维激光扫描技术主要由激光扫描仪、计算机、电源供应和其他附属配件所构成。激光扫描仪本身就具备距离测量和成像的能力，同时还可以结合CCD和仪器内部的调节对系统进行运转校正处理。
简单来说，激光扫描仪的运转原理就是根据光学三角原则来进行的，把激光作为测量光源，然后将其投射到被测量物体或区域之上，同时使用光电敏感元件在被测量物件的另一方接受激光的反射能量，然后根据光点与光点之间在物体上的成像位移偏移位置，并且结合被测量物体的平面积、像点和光点间距关系，进而计算得出物体的深度参数。
激光测算通过激光扫描仪发射激光二级管中的红外激光波线来发现安全波数，进而达到对测验对象测算立体面积的目的，抽取测量单位中的深度数据和相应的红外波长。在红外扫描仪内部，红外激光扫描控制模块和单个的红外数据测量模块的水平方向值分别为 和天距数值。红外扫描设备借助从被测量物体反射回来的红外激光信号，同时对每个单测量红外数据与被测量物体之间所经过的时间相位差，就可以准确侧脸计算得出被测物体到扫描点之间的距离数据S和相应的红外反射强度I。水平数据 和天距数值 的主要作用就就是用来分别计算红外激光扫描与被测物体上到扫描点三方的三维坐标及坐标数据。三位激光扫描处理体系通常都是在应用激光扫描仪器内部的坐标系统和相应的测算参数，通常情况下，X轴都是存在于横向扫面范围内，而Y轴则是纵向坐标区域内与X轴相垂直，Z轴则将会与横向扫描区域呈现垂直关系，进而就可以得到以下坐标点之间的三维计算公式：
X=Sin /sin（1）
Y=Sin /cos（2）
二 地面三维激光扫描仪使用的选择
边坡挡墙变形属于地面变形测量的技术范畴，变形监测就要将测量仪器具有较高的变形参数精度和测量数据采集精度，测量设备在采集处理数据之后还应该创建高精度的变形参数测量模型，针对部分高边坡的的变形测量测量仪器还必须要具备一定的仰角测量能力。根据边坡挡墙测量的实际需求，笔者推荐由奥地利RNIG公司生产的RNIG ZC-2000型红外激光扫描仪，应用脉冲测距的方式开展变形物体测量，使用RNIG ZC-2000型红外激光扫描仪可以实现独一无二的回波测量技术和全波数值分析与处理技术，每秒单发的红外激光信号达到了4000点，红外激光束的发生速率非常快，仪器所提供的仰角分辨率达到0.005°，红外激光的扫描距离整体达到了1.5km。除了上述能力之外，RNIG ZC-2000型红外激光扫描仪还可以在现有的基础扫描模式之上开展多菱镜快速旋转扫描，能够对变形物体进行多方位的全面扫描，红外激光扫描线条的分布可以实现最大的均匀性，现阶段单一的激光线条分布是在是不能满足当前的实际测量需求。在仪器接口处理方面，RNIG ZC-2000型红外激光扫描仪也预留出了GPS和数码相机的接口，因此可以实现在RNIG ZC-2000型红外激光扫描仪上进行GPS设备预先定位处理，同时还可以采用数码相机对变形测量数据进行数据同步采集。
三 边坡挡墙测量技术路线的规划
我们必须要明确边坡挡墙变形的测量任务必须建立在各环节载荷参数和外力作用的基础之上，了解变形挡墙形状的大小、位置和空间状态，尽量保证三方之间的位置关系处于和谐稳定，同时还应该实时掌握变形体的实际状态，进而为后续的测量工作打下坚实的数据基础。在实际作业过程中，必须根据检测的技术特点，灵活使用仪器的坐标系统来采集坐标参数，进而与国家的坐标系统产生技术联动，让检测的精确度得到充分的提高。
四 边坡挡墙变形监测
（一）采集测量参数
根据红外激光扫描数据采集作业规律，使用测站点加后视点的测量方式，在一号测量点上架设扫描仪，同时分别在二号测量点和三号测量点上架设测量标靶，其中三号测量点应该作为整个测量工程的定向中心点，二号监测点则应该被作为校验点。扫描监测站位置的设置应该距离边坡挡墙约30m左右，为了能够保证监测的数据采集精度和实际测量的效率，仪器设备的点云分辨率应该设置在120m以内，单点间距为0.05m。
（二）点云数据的分析处理
使用Riscanfb Ong数据分析软件来处理之前扫描得到的点云数据，数据的分析处理应该根据坐标点的实际信息准确录入，然后使用Riscanfb Ong数据分析软件来讲点云数据进行坐标转换处理，进而得到地面坐标系之下的基础原点数据。
（三）将点云数据建模
点云数据建模处理笔者推荐使用Genigkhg Cihgk软件，这是有美国Gbigk公司出品的逆向工程和三维数据处理软件，进而就可以得到更加完美的多面数据模型和数据网格，并且还可以将其灵活转换为NURRS曲面，同时还可以将更多的零单数据融入到该项系统当中，并将其转换为相应的数据模型。
把预处理的文本格式数据转调成到Genigkhg Cihgk软件当中，并且通筛选、分析、抽取和封装等方式，得到最终的三角网数据模型。
五 结束语
总而言之，三维激光扫描技术是当前边坡挡墙变形测量当中的最新技术之一，同时三维激光扫描技术在实际应用中的效果也是极佳的，本文主要引进了逆向工程和三维检测的理念。
参考文献：
[1]欧斌，孔祥玲，孙睿英.边坡挡墙变形监测新技术研究[J].测绘与空间地理信息，2014，05：219-221.
[2]王广军，姚令侃，杨明.岩质高边坡变形监测技术研究[J].路基工程，2007，03：108-110.
[3]周勇.重庆某隧道进口高边坡变形监测技术研究[J].科技创新导报，2011，03：69+71.
[4]林朝飞，庄红.边坡变形监测及数据处理技术研究[J].科技创新导报，2011，07：79.
[5]康应祥.佛山某隧道进口高边坡变形监测技术研究[J].科技创新导报，2011，06：52-53.
[6]张振辉.应用现代测绘技术的公路隧道进口边坡变形监测技术研究[J].科技创新导报，2010，24：99-100.