郑浩剑
浙江海川测绘有限公司321000
摘要：作为一种新技术，三维激光扫描技术被称为从“单点测量”向“面测量”演进的革命性技术突破。文章详细总结了“三维激光扫描技术”的工作流程。在此基础上，探讨了利用三维激光扫描技术获取DEM模型的方法，重点讨论了野外数据采集和数据处理过程中的关键技术，如点云数据匹配、数据绝对定位和拼接等。试验结果表明，该技术更适用于大变形边坡监测，能为边坡灾害提供真实、客观、有效的预警信息。
关键词：三维激光扫描技术；边坡变形；监测
前言：众所周知，露天矿山边坡工程一直以来都存在潜在重大灾害隐患，一旦边坡失稳必然会造成严重的生命财产损失。加大矿山边坡变形监测是矿山工程中非常重要的工作任务。利用三维激光扫描技术系统监测边坡变形误差，同时建立点位误差模型，根据侵蚀区和沉积区存在的投影面积和体积，准确计算出边坡、坡向、地形抛物线等，实现对边坡周边环境的监测对矿山边坡变形等进行了有针对性的分析。与传统的点数据测量技术不同，三维激光扫描技术在边坡变形监测中的工作量和工作压力不大，施工周期相对较短，不会轻易受外界环境因素影响。同时，新技术完全保留了传统技术中高精度测量的巨大优势，能够权利配合机载激光雷达技术进行联合工作。
1三维激光扫描技术
三维激光扫描技术在实际应用中也称之为实景复制技术，区别于传统的测绘技术，以及遥感测量方面的技术，该技术在实际应用中具备延迟小，高精度，以及全面测量的优势。同时三维激光扫描技术在应用中，除去基础的结构模型测量图形外，其还提供了测量物体的三色图信息。对于测量物体及测量区域的反色率，三维坐标均能准确的提供，增强了测量对象显示中的真实性，对于测量单位的实际测量数据应用发挥了重要的作用。另外三维激光扫描技术中应用的脉冲扫描仪，其测量速度已到了每秒50000点，相位式扫描仪测量速度达到了每秒120万点。极高速的测量速度，使得该类技术在古建筑测量测绘，管道工程，隧道工程，以及地理地形测量中的实时实图获取成为可能。因此当前三维激光扫描技术，广泛的应用于建筑行业，文物保护行业，以及其他涉及测量测绘项目的行业中。
2三维激光扫描技术在边坡变形监测中的优势分析
2.1准确性
在传统的工程测量中，测量设备和工具主要通过无线传输进行数据传输。在一定程度上，由于环境、气候和外界干扰的影响，无线传输存在一定的不稳定性和信号延迟。将三维激光扫描技术应用于边坡变形监测中，通过激光传输，有效地避免了信息传输延迟、信息传输丢失、信号干扰等现象。同时，激光传输的保密性很强，这对提高监测数据应用的准确性也起到了非常重要的作用。
2.2立体性
分析三维激光扫描技术在边坡变形监测中的应用直观的优势之一即为：立体性。区别与传统的遥感测绘技术，卫星测绘技术，其获取的测绘图形为平面二维的测绘结果。如需立体的测绘数据，还需结合其他地面测绘操作，进行相关测绘数据的补充。一定程度上存在测绘效率缓慢，测绘误差率高的现象。分析三维激光扫描技术在实际应用中通过前期在不同位置设定的标靶，进行相关数据的测量测绘，有效的形成了立体性的测绘数据。通过立体性的测绘数据评估，分析边坡的变形现状以及后期的演化趋势，并针对性的作出预防措施和处理措施。综合分析对于边坡变形监测质量的提升，以及后期措施实施的有效性保障，发挥了重要的作用。
2.3稳定性
三维激光扫描技术在边坡变形监测中的应用，稳定性为其主要的应用优势。其中分析稳定性优势的具体表现为：三维激光扫描技术基于既定的标靶为基点，进行各区域的测绘测量，从而形成了完善，精确的测绘监测图像。因此从三维激光扫描技术在边坡变形监测中的具体作业方式方面分析，测绘技术应用的稳定性则为主要的技术应用优势。
3三维激光扫描技术在边坡变形监测中的主要操作内容分析
3.1前期准备
前期准备是三维激光扫描技术在边坡变形监测中应用的主要工作内容。在实际运行中实施了完善的前期准备，保证了后期扫描监控操作的稳定性和可靠性。前期准备工作的具体实施主要包括：测量设备的准备、测量目标的准备、测量基站的宏观规划、相关测量区域的规划。同时，在具体操作中，还应实施测量设备的检测操作，避免因测量设备故障造成测量周期延长等不良现象。
3.2标靶
边坡变形监测作业为一项动态化的监测过程，因此落实一定基准坐标物，对于测量作业中的坐标变化计算，以及相关数据的分析质量提升意义重大，具体在作业中该类基准坐标物称之为标靶。标靶在具体的应用中设立在边坡的不同区域，之后通过三维激光扫描设备装置中的坐标系调整，进行相关标靶位置的核准和优化，确保标靶能够准确，有效的识别和应用。具体在标靶位置的设计中应规避多个标靶在一条直线上，同时还应规避标靶设计中存在遮挡物的现象。
3.3测站设计
此外，在台站的规划设计中，设计人员应保证在单个台站的辐射范围内至少有三个不同坐标的标靶。为了减少后期移动台站的数量，提高三维激光扫描技术的应用效率，同时提高台站间测量数据连接的质量。
3.4扫描作业
测站设立完成之后进行扫描作业，扫描作业操作中依据测站位置，逐步展开扫描作业，换站扫描，参数校准三个流程。具体测量中为保障测量质量的准确性，测量作业中仪器扫描分辨率在间隔测站之间的测量应用，应保持其测量数据的一致性。规避因间隔测站之间测量数据差异，造成的测量效果不理想以及图像衔接异常的现象。
3.5数据分析及测绘
全站测量作业完成后进行基础数据的保存，之后根据设定的扫描频率，逐次进行相关扫描作业的实施。同时在持续性的检测扫描作业中，测量人员应针对相关的测量结果进行分析比对，并落实一定的数据校准，坐标校准作业。避免出现标靶识别异常，产生的扫描监测不准确现象。
3.6结果评估
通过一定周期的测量作业，测量人员针对边坡变形监测数据进行评估和分析，判断边坡的变形现状。同时基于边坡变形现状以及监测需求现状，进行相关标靶位置的调整，以及监测结果的出具。为后期的维护作业，地理灾害防治作业的措施制定，提供一定的基础数据，确保相关方案制定的合理性和有效性。
结束语：
总之，从研究数据分析，虽然三维激光扫描技术在矿山边坡变形监测中存在扫描距离有限、噪声点多、数据空洞等缺点，但在边坡变形监测中可以迅速、准确取得海量点云数据，建立三维模型，得到点、面变形监测结果，直观、简洁地显示边坡变形量、变形区域，有效弥补了传统单点监测由于缺乏变形特征而缺乏完整性的不足，大大提升了监测效率。因此，随着三维激光扫描技术的不断健全和仪器测量精度的不断提升，该技术将在矿山边坡变形监测中发挥举足轻重的作用。
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