【摘要】：三維激光掃描技術(shù)正以異常迅猛的速度發(fā)展著,它的出現(xiàn)克服了傳統(tǒng)測量方法的種種缺陷與不足,被逐漸應(yīng)用于文物保護、林業(yè)、數(shù)字城市、地形測繪、變形監(jiān)測及三維重建等相關(guān)領(lǐng)域。相比于傳統(tǒng)測量方法,三維激光掃描技術(shù)的種種優(yōu)點也使其在邊坡工程的安全監(jiān)測中擁有廣闊的應(yīng)用前景,同時也產(chǎn)生了很多問題。采用三維激光掃描儀高效地進行邊坡監(jiān)測的方法,監(jiān)測精度如何,變形量的提取方法的選取等,都有待進一步地研究。論文以蘭州市某一邊坡為例,進行三維激光掃描技術(shù)在該邊坡安全監(jiān)測中的相關(guān)問題的研究,主要工作如下:(1)在收集整理現(xiàn)有成果的基礎(chǔ)上,介紹三維激光掃描儀的工作原理和Z+F5010C三維激光掃描儀的工作性能,并對點云數(shù)據(jù)處理方法和三維激光掃描技術(shù)在邊坡監(jiān)測中的誤差進行總結(jié)。(2)建立邊坡變形監(jiān)測控制網(wǎng),在支護結(jié)構(gòu)表面布設(shè)監(jiān)測點,采用全站儀對邊坡進行前期的監(jiān)測;在邊坡表面埋設(shè)螺桿,用以固定靶球來進行邊坡變形點分析和實現(xiàn)坐標轉(zhuǎn)換;以實驗的手段,通過手動擬合時靶球上點的數(shù)量、靶球中心坐標的擬合精度、掃描數(shù)據(jù)量的大小和掃描時間四項指標之間的對比分析,初步確定適合本文監(jiān)測的最佳掃描分辨率。(3)推導三維激光掃描儀變形監(jiān)測的平面點位中誤差和高程中誤差的計算公式,從理論上分析平面點位中誤差和高程中誤差的影響因素,并通過對影響因素進行取值的方法對Z+F5010C掃描儀的精度進行具體化。(4)設(shè)計三維激光掃描儀在實際邊坡監(jiān)測中的精度分析實驗,通過靶球和靶紙兩種方式獲取實驗數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)進行詳細的分析,對掃描分辨率、掃描距離精度和掃描點位精度進行驗證,得到Z+F5010C三維激光掃描儀在實際監(jiān)測中所能達到的精度等級。(5)對采集得到的十二期點云數(shù)據(jù)進行去噪、點云拼接、坐標轉(zhuǎn)換和點云配準等預(yù)處理;通過不同靶球數(shù)量下的拼接試驗,得到靶球數(shù)量對拼接精度的影響規(guī)律;對預(yù)處理后的各期點云數(shù)據(jù)進行變形的點分析、線分析和面分析,并與全站儀監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比,證明三維激光掃描儀監(jiān)測邊坡變形的有效性與可靠性,為相關(guān)邊坡工程的安全監(jiān)測提供借鑒與參考。
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P225.2;TU43
【圖文】：

三維激光掃描在邊坡支護結(jié)構(gòu)監(jiān)測中的應(yīng)用的。但是支護結(jié)構(gòu)區(qū)域面積較大，變形部位難以確定，監(jiān)測點的布設(shè)存在局限又直立，難以在其表面布設(shè)監(jiān)測點，近期在邊坡坡腳有施工活動，進行了基得邊坡受到一定的擾動，稍有疏忽，可能會造成非常嚴重的后果。因此，需邊坡的穩(wěn)定性進行有效的監(jiān)測與分析。

蘭州交通大學碩士學位論文擋板，所以有必要對抗滑樁的變形情況進行監(jiān)測，以此來反映邊坡的變形情形監(jiān)測控制網(wǎng)變形控制網(wǎng)布設(shè)次監(jiān)測的邊坡位于蘭州市徐家灣附近，該邊坡呈東西向分布，長度大約為 20腳下為在建的基坑，基坑也呈東西向分布，南北距離約 50m，在基坑南側(cè)有通行車輛均為小型轎車，因此較為穩(wěn)定。基于以上條件，本文建立如圖 2.2 西走向的變形監(jiān)測控制網(wǎng)，坐標系的建立是以垂直于邊坡豎向截面向里為 XY 軸垂直于 X 軸向東為正，Z 軸垂直于 XOY 面。以公路邊的三個點作為監(jiān)另外兩個基準點作為校核基準點。距離邊坡大約 50m 的位置設(shè)置工作基點，作基點均采用觀測墩的形式布設(shè)，墩頂設(shè)強制對中裝置，觀測墩及強制對中圖 2.3。

直于 X 軸向東為正，Z 軸垂直于 XOY 面。以公路邊的三個點作為個基準點作為校核基準點。距離邊坡大約 50m 的位置設(shè)置工作基均采用觀測墩的形式布設(shè)，墩頂設(shè)強制對中裝置，觀測墩及強制對。圖 2.2 變形監(jiān)測控制網(wǎng)及點位坐標系

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