广东迪科建设工程检测有限公司
摘要：近几年，随着城市建设速度的加快，市区内基坑工程的建设数量逐年增加，而在城市内进行深基坑的施工，可能会随着基坑的挖掘影响周围建筑的基础，改变建筑的稳定性，因此，在施工过程中，需用多种方法监测基坑是否变形。基坑施工过程需及时了解其变形情况，以确保工程的安全性。鉴于此，本文就针对三维激光扫描技术在基坑变形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
一、三维激光扫描技术的含义
三维激光扫描技术的工作情况就是需要有效的将扫描和光束这两种技术进行合理的融合，在面对这两种技术的优点时，可以把它们的优点进行融合，这样就可以有效的提高扫描信息的准确性。在三维激光扫描技术进行使用的时候，这项技术可以有效的使用信号所形成的物体成型，这样就可以进行相关信息的探究，更为全面的进行基坑的检验工作。有效的进行使用反射信号这项技术，可以在一定的基础上需要对其进行探究。它可以将这项技术的多重位置表现出来的信息进行改变，这些信息都可以被叫做云信息。在对这些云信息进行合理的处理后，可以利用三维建模软件的使用和数据分析，建设成一个具有明确性和清晰性的模型，这样就可以对以后的测量技术进行有效的分析。在进行使用这项技术的时候，可以使用当前最新的技术，把三维激光扫描技术有效的集合到当前基坑变形监测的相关工作之中，这样不但可以更好的提升基坑变形检测方面的精准度，还可以保证这项技术研究顺利的进行开展下去。
二、三维激光扫描技术的特点
1.速度快
三维激光扫描技术在建设工程使用的过程中，可以用最快的速度进行相关信息的探究，对每一项的相关信息进行合理的整理。这样就可以提高当前信息所出现的使用效果，让扫描的水平变的更好。另外，因为有着高效的信息获取能力，可以使得数据信息具标准化，对此，在对基坑方面进行检验的时候，使用这项技术可以有效地应对变形信息进行调整，更改以往的局限性，更好的加强基坑检验的稳定性和关键性。
2.无接触性
由于三维激光扫描技术在进行设计的时候，把无接触性的扫描技术进行有效地使用。所以，在使用这项技术进行检验的时候，可以不使用对应的反射角度，具有着一定的使用特色。在相关的信息检验的时候，使用这项技术可以不用对物体的表面进行有效地数据处理，这样一来更好的保障三维激光扫描技术在基坑监测时数据的真实性。
3.动态优势和及时优势
由于三维激光扫描技术在进行监测系统建造的时候，主要使用的就是动态型的相关监测系统，这样在技术方面能够更好的表现出动态的优势。在系统进行使用的时候，利用信号折射来实现系统科学化的使用，通过获取折射信号，实施有效的数据监测，对基坑开展变形检验工作。这样可以更好的表现出更为有效的在各项物体检验工作中具有着更加标准的信息需求，加强了检验工作的重要性。
三、技术关键
三维激光扫描的作业流程包括外业数据采集、点云数据处理、变形数据提取与绘制等几个步骤。
1.外业数据采集
由于基坑条件复杂，一站无法完全获取全部地形信息，需要分站扫描，然后拼接数据进行后续处理和分析。在设站扫描之前，首先要熟悉场景，合理确定扫描仪和标靶的位置。一要保证各扫描站结果能覆盖所有的监测区域；二要选择布设较少的测站，以减少后续处理的复杂度。扫描同时应尽可能获取地物的影像信息，以便于后期的数据处理。每一测站扫描完后，对标靶进行精确扫描，以便后期点云数据能够精确配准。标靶距离尽量合理适中，减少识别误差。
2.点云数据配准
地面三维激光扫描仪每次扫描只能得到测区局部的数据，为了得到测区完整的三维数据，往往需要从不同的位置进行多次扫描，每次扫描得到的数据都处在以当前测站为原点定义的一个局部坐标系中。因此，需要在扫描区域中设置一些控制标靶，利用保证相邻测区的共同标靶，进行数据配准，保证所有点云处于相同坐标系下。
3.点云过滤
随着测量精度要求的提高，三维激光扫描仪获取的很多“点云”数目包含大量的冗余数据，因此要对“点云”数据进行筛选压缩处理。
一般的筛选压缩方法就是设定一个最小距离，然后沿扫描线方向比较相邻两点的距离，小于阈值的就删除；还可以连接扫描线首末两点，从中间点中选取与两点距离最接近的点作为中断点，然后以第一点与中间点之间、中间点与最后一点之间重复上述过程，知道所求的距离小于某一固定阈值中止，将点排序即可。还有人采用了斜率法和曲率不连续法用于数据点的判断筛选，并应用到产品的设计开发中。
4.三维建模和量测
可利用利用扫描仪自带的软件或第三方软件，通过选取、截取、围栏选定的点云数据匹配生成面和复杂形体表面的不规则三角网（TIN），建成不同时期的三维模型，同时在软件上进行坐标量测和等值线图自动生成。
四、三维激光扫描技术在基坑变形监测中的应用分析
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，继而在施工坐标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.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。
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）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。
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。同时，为保证后视点和测站点的坐标精度，可以选择水准仪和全站仪设备进行后视点和测站点的测量工作，通过多次测量将数据的平均值作为后视点和测站点的坐标，从而有效保证数据质量。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。
结语
在进行基坑扫描工作中利用三维激光技术进行信息处理，这样可以提升测量数据所体现的精准度。利用此项技术获取更多的数据云点，依据这些云点数据进行三维信息的整合，实现三维建模工作，这样可对基坑工程的真实性进行数据分析，并可对空间姿态进行对比研究，进而发现基坑在施工建设中所出现的变形情况。利用该项技术在基坑变形测量工作中进行应用，能够在测量工作中实现更高精准度的数据获取，避免传统测量中由于监测点数量比减少而导致的测量局限性。这样能提供更加具有全面化且真实性的测量数据，对基坑变形情况进行高精度的分析和监测，以此让此项扫描技术在该项监测工作中得到科学的运用，也让基坑变形的情况得到更高水准的监测。
参考文献：
[1]刘振平，赵显波，周宪伟.土岩二元地层深基坑支护监测实例分析[J].建筑技术，2019，（03）：950-953.
[2]沙华征.三维激光扫描仪在变形监测中的应用[J].湖南城市学院学报（自然科学版），2016（4）：12-14.
[3]朱磊，王健，毕京学.三维激光扫描技术在变形监测中的应用[J].北京测绘，2014（5）：78-82.