【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(cè)量方法的種種缺陷與不足,被逐漸應(yīng)用于文物保護(hù)、林業(yè)、數(shù)字城市、地形測(cè)繪、變形監(jiān)測(cè)及三維重建等相關(guān)領(lǐng)域。相比于傳統(tǒng)測(cè)量方法,三維激光掃描技術(shù)的種種優(yōu)點(diǎn)也使其在邊坡工程的安全監(jiān)測(cè)中擁有廣闊的應(yīng)用前景,同時(shí)也產(chǎn)生了很多問題。采用三維激光掃描儀高效地進(jìn)行邊坡監(jiān)測(cè)的方法,監(jiān)測(cè)精度如何,變形量的提取方法的選取等,都有待進(jìn)一步地研究。論文以蘭州市某一邊坡為例,進(jìn)行三維激光掃描技術(shù)在該邊坡安全監(jiān)測(cè)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(duì)點(diǎn)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(cè)中的誤差進(jìn)行總結(jié)。(2)建立邊坡變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng),在支護(hù)結(jié)構(gòu)表面布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),采用全站儀對(duì)邊坡進(jìn)行前期的監(jiān)測(cè);在邊坡表面埋設(shè)螺桿,用以固定靶球來進(jìn)行邊坡變形點(diǎn)分析和實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換;以實(shí)驗(yàn)的手段,通過手動(dòng)擬合時(shí)靶球上點(diǎn)的數(shù)量、靶球中心坐標(biāo)的擬合精度、掃描數(shù)據(jù)量的大小和掃描時(shí)間四項(xiàng)指標(biāo)之間的對(duì)比分析,初步確定適合本文監(jiān)測(cè)的最佳掃描分辨率。(3)推導(dǎo)三維激光掃描儀變形監(jiān)測(cè)的平面點(diǎn)位中誤差和高程中誤差的計(jì)算公式,從理論上分析平面點(diǎn)位中誤差和高程中誤差的影響因素,并通過對(duì)影響因素進(jìn)行取值的方法對(duì)Z+F5010C掃描儀的精度進(jìn)行具體化。(4)設(shè)計(jì)三維激光掃描儀在實(shí)際邊坡監(jiān)測(cè)中的精度分析實(shí)驗(yàn),通過靶球和靶紙兩種方式獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的分析,對(duì)掃描分辨率、掃描距離精度和掃描點(diǎn)位精度進(jìn)行驗(yàn)證,得到Z+F5010C三維激光掃描儀在實(shí)際監(jiān)測(cè)中所能達(dá)到的精度等級(jí)。(5)對(duì)采集得到的十二期點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、點(diǎn)云拼接、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和點(diǎn)云配準(zhǔn)等預(yù)處理;通過不同靶球數(shù)量下的拼接試驗(yàn),得到靶球數(shù)量對(duì)拼接精度的影響規(guī)律;對(duì)預(yù)處理后的各期點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行變形的點(diǎn)分析、線分析和面分析,并與全站儀監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,證明三維激光掃描儀監(jiān)測(cè)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(cè)提供借鑒與參考。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P225.2;TU43
【圖文】：

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

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文擋板，所以有必要對(duì)抗滑樁的變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以此來反映邊坡的變形情形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)變形控制網(wǎng)布設(shè)次監(jiān)測(cè)的邊坡位于蘭州市徐家灣附近，該邊坡呈東西向分布，長(zhǎng)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(cè)控制網(wǎng)，坐標(biāo)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(gè)點(diǎn)作為監(jiān)另外兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)作為校核基準(zhǔn)點(diǎn)。距離邊坡大約 50m 的位置設(shè)置工作基點(diǎn)，作基點(diǎn)均采用觀測(cè)墩的形式布設(shè)，墩頂設(shè)強(qiáng)制對(duì)中裝置，觀測(cè)墩及強(qiáng)制對(duì)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(gè)點(diǎn)作為個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)作為校核基準(zhǔn)點(diǎn)。距離邊坡大約 50m 的位置設(shè)置工作基均采用觀測(cè)墩的形式布設(shè)，墩頂設(shè)強(qiáng)制對(duì)中裝置，觀測(cè)墩及強(qiáng)制對(duì)。圖 2.2 變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)及點(diǎn)位坐標(biāo)系

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