高危边坡三维激光扫描技术数据采集及处理

阮建军

摘要：三维激光扫描技术是一项高新技术，能够准确构建出被测对象的三维立体模型。本文结合某隧道口高危边坡工程实例，对三维激光扫描技术应用于该高危边坡数据采集与处理展开了详细的介绍，为三维激光扫描技术的应用提供参考。

关键词：高危边坡；三维激光扫描技术；数据采集；处理

1.引言

随着我国交通建设的快速发展，隧道工程的施工越来越多，其边坡工程的安全性也越来越受关注。高危边坡是隧道工程的公害之一，危及隧道的安全通行以及人们的生命财产安全，采取有效的技术措施对高危边坡进行监测十分必要。其中，三维激光扫描技术相对于其他技术而言具有一定的优势，在高危边坡监测中具有良好的应用价值。

2.高危边坡数据采集分析

2.1研究对象

经勘查，某市交通线路山体附近存在高危地质灾害等隐患，本文研究对象便选择某隧道进口易发生边坡崩塌的区域。通过运用三维激光扫描仪予以数据扫描并处理，获取该区域的DEM模型、大比例尺地形图以及横纵断面图等，提供研究对象数据成果，并在成果的基础上，尽可能的消除隧道施工的安全隐患。

2.2具体方案

利用三维精细化扫描测绘，对隧道口附近高危边坡地质灾害予以监测，具体技术路线如图1所示。为确保三维建模精度满足需求标准，应当合理布设控制网.并引测高程、地方坐标系统。经过分析探讨，现将改构建方法予以简化，即通过全站仪，进行边角测量和导线测量，共同致力于构建2+1维测量控制网，主要包括高程控制网和平面控制网，并选择GNSS技术，完成大地坐标控制网的设计工作。

根据技术路线示意图，现将控制网精度等级予以设置：一级：三角网以及导线网；E级：GNSS网；四等：高程控制网。

测站坐标系作为扫描采集的点云数据，经标靶球测量分析结果，转换控制网坐标系。完成上述工作后，需要扫描测量，并尽可能地确保覆盖全面，相邻站点间数据应有合理的重叠度，并且同时满足设计标准中的若干控制条件。选择高精度全站仪进行联测，控制测角精度大于等于1mm，测距精度大于等于2+210-6Dmm。运用多测回测角法测量标靶球中心坐标，分两次进行。

3.数据处理研究

3.1数据处理流程

某种意义上来说，点云数据处理的整体流程較为烦琐复杂，内容多样，具体包括数据融合、三维建模、数据精简、特征提取、数据去噪、数据分割、数据配准以及构建点云模型等，内容有，导入点云数据、曲面片优化、三角形优化、建模后简化、优化抽稀点云数据、滤波去噪点云数据、封装建模点云数据、拼接点云数据、整体点云坐标转换、点云附加照片、漏洞修补以及定位球形标靶等。以上数据处理过程，均在软件Geomagic Studio中实现，该处理流程如图2所示。

完成处理点云数据工作后，也就实现了全景模型和实体模型的构建。成果主要包括：①1：500横、纵断面图；②点云原始数据；③地质灾害重点监测区域实体模型；④扫描区整体真彩点云数据；⑤地形图监测区域全景模型。

3.2数据成果分析

（1）完成封装处理后，需要精细修补点云数据，最终得出区域三维模型。

（2）通过提取特征点，制作1：500大比例尺图，并导入CASS中，完成地形图的绘制。

（3）一般而言，数字高程模型建模主要包括四种方法：第一种，是点的建模，第二种，是三角形的建模，第三种，是格网的建模，第四种，是任意两种结合的混合建模。原始数据作为云数据而存在，为此，点的建模方法更为适用。

（4）完成的三维模型，应在所需位置截取线性图，并导入CASS中，完成横纵断面图绘制，如图3所示。

4.结语

总之，三维激光扫描技术，具备高效能、高精度等优点，能够构建扫描实物三维模型，是获取空间数据行之有效的措施之一，能够在高危边坡监测中发挥着无可替代的作用。本文以某隧道口案例为例，分析三维激光扫描技术的应用，为高危边坡提供了有效监测，奠定了良好的工程安全施工保障基础。