周振兴

【摘 要】深基坑监测工作是确保工程安全的重要措施，能够准确获取基坑变形的相关数据，为后续工作提供有利依据。三维激光扫描技术作为一种新型的测绘技术，在基坑变形监测中有着广泛的应用，但同时还存在一定的局限性，很容易受到客观因素的影响造成数据误差等不良现象，不利于基坑变形监测工作的有效进行。鉴于此，下文针对三维激光扫描仪在深基坑监测中的应用进行深入分析，希望能为三维激光扫描技术在基坑变形监测中的应用提供有效参考依据。

【关键词】三维激光扫描；基坑变形监测；应用

随着科学技术的发展，城市化发展进程不断加快，我国深基坑工程施工和监测有了很大的发展。在现阶段基坑技术运用及优化的同时，应该应用测绘领域的新技术、新方法，通过三维激光扫描技术的运用，可以为工程测绘工作提供有效依据，并使三维激光扫描技术呈现多元化的发展空间，从而为变形监测技术的专业性发展提供有效依据。

一、三维激光扫描仪器及系统原理

三维激光扫描仪是一种集成了多种高新技术的新型三维坐标测量仪器，采用非接触式高速激光测量方式，以点云形式获取地形及复杂物体表面的阵列式几何图形的三维数据。仪器主要包括激光测距系统、扫描系统和支架系统，同时也集成CCD数字摄影和仪器内部校正等系统。

目前，三维激光扫描仪主要采用TOF脉冲测距法（Time of Flight），是一种高速激光测时测距技术，采用脉冲测距法的三维激光点坐标计算方法，如图1所示。三维激光扫描仪通过脉冲测距法获得测距观测值S，精密时钟控制编码器同步测量每个激光脉冲横向扫描角度观测值α和纵向扫描角度观测值θ。三维激光扫描测量一般使用仪器内部坐标系统，X轴在横向扫描面内，Y轴在横向扫描面内与X轴垂直，Z轴与横向扫描面垂直。由此可得三维激光脚点P坐标（Xs，Ys，Zs）的计算公式：

二、三维激光扫描技术在基坑监测中的应用分析

2.1数据采集和处理

在利用三维激光扫描仪进行基坑变形监测的时候，工作人员需要根据实际情况对三维激光扫描技术和传统测量技术进行结合运用，并事先准备好三维激光扫描仪、全站仪设备、HDS3英寸标靶、相匹配的处理软件Cyclone和Geomagic等。在进行基坑变形监测过程中，工作人员需要在不影响工程施工的条件下，将HDS3英寸标靶安装到基坑的中间，继而在施工坐標系的基础上利用全站仪设备对HDS3英寸标靶和测站点进行监测，准确获取其三维坐标，之后就要通过三维激光扫描仪以中等密度的扫描方式对监测墙体和标靶进行扫描，在数据采集工作完成后，可以在点云的处理流程中进行简单的概括，并利用Cyclong软件对三幅点云进行组合拼接，科学控制拼接精度，在去除噪点之后进行建模操作，从而获取基坑内部支护结构的点云图。

2.2点云模型的变形分析

点云模型的变形分析主要分为3D模型分析和2D模型分析，通过模型的分析能够准确了解基坑变形的实际情况，为后续工作提供有利依据。

2.2.1 3D模型分析

在进行3D模型分析过程中，可以利用Geomagic软件对点云数据进行处理和分析，通过示图颜色直接展示出支护结构的变形量。同时，利用Geomagic软件中的点云模型对支护结构的变形量3D图进行分析，能够得到变形量的百分比数据表和模型分析表，对两表进行分析就可以准确了解变形分布的具体区域，根据施工现场的实际情况就可以有效判断基坑变形的具体原因和变形情况。

2.2.2 2D模型分析

在进行2D模型分析过程中，可以利用Geomagic软件在变形量3D图中选取基坑变形位置的剖面3D图，之后对变形较明显的剖面进行放大并进行测量，就可以准确了解到变形量的最大值和分布位置，从而根据基坑内侧的变形方向、变形程度判断出变形原因和变形程度。

2.3注意事项及对策

在利用三维激光扫描技术进行基坑变形监测的时候，点云的精度比较容易受到扫描距离的影响，一旦距离过大就会造成严重的数据误差问题，所以在进行扫描工作的时候，需要做好现场的检查工作，根据扫描现场对扫描距离进行合理控制，尽量确保扫描距离在50m以内，从而有效保证三维激光扫描仪的扫描精度，使数据质量得到有效保障。此外，在进行标靶扫描的时候，尽量选择小间距、高精度的点云扫描模式进行精细扫描，从而有效提高标靶中心点的坐标精度，使基坑变形监测更具有精确性和完整性。

三、结语

综上所述，为提高三维激光扫描仪在深基坑监测中的应用效果，工作人员应根据现场情况对三维激光扫描技术和传统测量技术进行结合运用，准确掌握相关注意事项和应对策略，以此保证数据采集和处理、点云模型的变形分析等各项工作的顺利进行，使基坑变形监测的数据质量得到有效保障，确保基坑工程的安全性。

【参考文献】

[1]黄新召.浅析地面三维激光扫描技术在城市地下空间测量中的应用[J].工程建设与设计，2017（16）：20-22.