三维激光扫描技术在基坑变形监测中的应用

[摘要]随着经济的发展，城市化进程不断加快。在这种情况下，出现了大量的基坑工程。在基坑工程中，由于各种原因，基坑会发生变形，为了检查基坑是否出现异样，就要使用三维激光扫描技术来对基坑进行监测，在使用三维激光扫描技术进行监测的过程中，存在一些问题，本文主要探讨解决这些问题办法，从而对基坑进行有力的监控，最终促进城市化建设的进程，保证施工人员的生命财产安全。

[关键词]三维激光扫描技术 基坑变形 问题 办法

[中图分类号] TV551.4 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-4-182-1

随着城市化进程的加快，我们周围涌现了很多基坑工程，为了保证施工人员在建设施工过程中拥有安全保障，我们必须使用三维激光扫描技术来对基坑进行监测，当基坑出现变形的情况时，及时采取合理恰当的措施来解决基坑变形的问题，从而为施工人员提供安全的施工环境，加快城市化的进程。

1在对基坑进行检测的过程中三维激光扫描技术如何发挥作用

1.1三维激光扫描仪的工作原理

在对工程进行监测的过程中，使用的三维激光扫描仪不仅能够测量建筑物的距离，还能够对建筑物的地形以及复杂表面进行三维数据的描述。三维激光扫描仪还有数字摄影和内部自检系统，是集测量距离、描述事物、摄影于一体的测量仪器。

当今时代，三维激光扫描仪是使用高速激光对建筑物进行时间的记录以及距离的测量，测量距离的方法大多数都是采用TOF脉冲测距法，计算方法大多为三维激光点坐标法。

1.2三维激光扫描技术在使用过程中存在哪些误差

在使用三维激光扫描技术对基坑进行扫描时，可以出现系统误差和偶然误差。系统误差是三维激光扫描技术在应用过程中不可避免的，也是由于机器在使用过程中受使用条件的约束而导致的误差。偶然误差主要是测量人员在使用三维激光扫描仪的过程中产生的误差。误差主要有仪器产生的系统误差、建筑物产生的测量误差以及自然环境产生的测量误差，下面就让我们看一下三维激光扫描仪出现各种误差的因素是什么。

1.2.1仪器产生的系统误差的影响因素

三维激光扫描仪在使用的过程中，扫描仪在使用时内部的各个零件间出现的测距和测角的误差即为仪器使用中产生的系统误差。

测距误差主要是因为激光在测距的过程中会带来不可避免的误差，尤其是在对激光脉冲回波信号进行分析处理的过程中，因为三维激光扫描仪中脉冲计时存在误差以及测距技术本身存在的缺陷而产生的误差。

测角出现误差主要是因为三维激光扫描仪在使用的过程中，扫描的角度对测量数据产生影响。三维激光扫描技术在对建筑物进行扫描时，扫描镜镜面发生微小的变动以及镜面平面角出现误差以及扫描电机的不规则运动都会导致测量数据失真。

1.2.2建筑物的自身特性造成测量误差

在对建筑物进行三维激光扫描时，建筑物自身的一些特性，比如建筑物表面的光滑程度以及建筑物在施工过程中的倾斜程度等特性，都将影响到三维激光扫描仪测量数据的准确性。当建筑物与扫描光束之间的夹角比较小时，在仪器中显示出来的数据就会失真，如果建筑物表面比较粗糙时，三维激光扫描仪发出的扫描光束将会发生漫反射，导致反映在三维激光扫描仪上数据与事实不符。

1.2.3自然环境产生的误差

我们的环境不仅影响我们的健康，还影响着我们对居住的建筑物进行测量。影响测量数据的自然因素主要有温度、压强及空气的质量。众所周知，物体都有热胀冷缩的特性，所以在使用三维激光扫描仪的过程中，如果温度过高或过低都将会造成三维激光扫描仪测量数据的失真，另外仪器在使用的过程中，周围的压强发生改变，进而产生风，那么风力将会对反射光束造成影响，从而影响测量数据。如果空气质量很差，那么将会腐蚀三维激光扫描仪器，因而不能测量出准确的数据。

2三维激光扫描技术的应用情况

2.1三维激光扫描技术在工程变形方面的应用现状

与国外相比，我国的三维激光扫描技术相对来说比较落后，不能够将三维激光扫描系统灵活的应用在医学、工业模具制造、应用等领域中，也没有比较成熟的三维激光扫描的数据处理理论和方法，因而我国的工程质量无法与国外的工程质量进行较量，进行工程建设的企业无法在世界上名列前茅，所以就引起了我国的众多企业重视起三维激光扫描技术的研发与创新。有的企业已经拥有自己独特的三维激光扫描系统，而且三维激光扫描系统能够在一些领域取得不错的效果，例如三维激光扫描系统可以对古文物进行修复，为城乡的规划提供三维数据，为交通路线的修复及建设提供数据。

由于我国科学技术的落后，三维激光扫描技术在变形中的应用仍然存在着很多的问题，一些专家都致力于在变形中应用三维激光扫描技术的研究，力求促进我国科技的发展。

2.2三维激光扫描技术在基坑工程的应用现状

在基坑工程中使用三维激光扫描技术，要根据基坑的形状来设定三维激光扫描的密度，从而对基坑有一个相对全面的认识，并且能够有效地减少工作的时间。在对基坑变形进行检测时，首先要在基坑设置几个观测点，并对其进行监控，然后再使用三维激光扫描技术来对基坑进行一次较为全面的扫描，经过一段时间之后再次使用三维激光扫描仪进行扫描，通过分析两次获得的扫描数据，即可了解基坑变形的程度。通过将两种数据进行对比的方法，我们可以简单、直观地发现基坑变形的程度，为修复基坑变形问题提供数据。

3如何让三维激光扫描技术发挥作用

3.1改进三维激光扫描的设计

为了让三维激光扫描仪的误差更小，我们必须改进三维激光扫描仪的设计，从而降低系统误差。使用物理性质更加稳定的材料去设计仪器，让仪器不受温度等自然因素的影响。增加人性化的设计，降低偶然性误差。

3.2努力创新

国家有关方面要加大三维激光扫描技术的研究，从而为使用三维激光扫描仪提供更加可信的理论基础，开拓创新，让三维激光扫描仪应用到更多的领域。

4结语

经济不断发展，工程的建设施工成为我们生活的一部分，但是在工程的建设施工的过程中存在着基坑变形的问题，这一问题危害了施工人员的生命健康安全，为了保证施工人员在施工过程中的生命安全，我们必须对基坑工程进行监测，这时我们要使用三维激光扫描技术来对基坑工程进行扫描，由此来判断基坑是否发生变形，或者研究基坑变形的程度，从而寻找办法来解决基坑变形这一问题，来为施工人员提供安全的施工环境，促进我国经济的发展。

参考文献

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