三维激光扫描技术在路基沉降监测中的应用研究

三维激光扫描技术在路基沉降监测中的应用研究

杨颖辉

天津路航信息科技有限公司  300222

摘要：随着我国高速公路建设的不断推进，道路交通量日益增加，路面结构的质量越来越高，但是由于各种因素的影响，如气候变化、地质灾害等因素，路面仍然存在一定的沉降问题。而三维激光扫描技术是一种先进的测量方法，其主要特点是能够快速准确地获取物体表面的高精度数据。通过将激光束投射到目标物体上并记录反射光信号的时间差，可以计算出物体的距离和形状参数。因此，本文重点研究三维激光扫描技术在路基沉降监测中的应用，旨在为今后的道路基础设施管理提供了新的思路和方法。

关键词：三维激光扫描技术；路基沉降；监测；应用

前言：在监测深基坑施工工作时，三维激光扫描技术以新技术身份出现，发挥着巨大的应用作用，能通过格网扫描获得监测对象数据，保障数据精度及密度，为后期落实深基坑作业工作带来可靠支持。

一、三维激光扫描技术概述

三维激光扫描技术是一种基于高精度测量的数字化技术，它可以快速准确地获取物体表面的几何形状和颜色特征。该技术通过发射激光束并接收反射光信号来实现数据采集[1]。与传统的二维激光扫描技术相比，三维激光扫描技术具有更高的分辨率和更广泛的应用范围。三维激光扫描技术的核心是激光雷达系统由激光器、探测器、控制单元以及计算机组成。激光器负责发射激光束，探测器负责接收反射光线并将其转化为电信号，而控制单元则负责处理这些信号以生成三维图像或模型。三维激光扫描技术在道路工程中得到了广泛应用。例如，在路面施工过程中，可以通过三维激光扫描技术实时监控路面状况，及时发现路面缺陷，从而提高施工质量和效率；而在桥梁维修时，三维激光扫描技术可以用于检测桥梁结构变形情况，为后续修复提供科学依据。此外，三维激光扫描技术还可以用于城市规划、建筑设计等方面。总之，三维激光扫描技术作为一种新兴的技术手段，正在逐渐成为道路工程领域中的重要工具之一。在未来的发展中，需要不断探索新的应用场景，进一步提升其性能和实用性。

二、三维激光扫描技术在路基沉降监测中的应用分析

（一）在数据获取阶段进行应用

在基于三维激光扫描技术的基坑沉降监测中，数据采集是一项非常重要的工作。通过对基坑周围的环境进行实时监控和测量，可以及时发现基坑内出现的问题，并采取相应的措施来解决这些问题。因此，在数据获取阶段进行应用是非常必要的。在实际工作中，常用的数据获取方式包括手动取样和自动取样两种方法。其中，手动取样需要人工人员前往现场进行采样工作，而自动取样则可以通过仪器设备实现自动化采样。这两种方法各有优缺点，但都需要保证样本量足够大，以确保得到的数据具有代表性性和可靠性。在实际运用过程中，还需要考虑一些因素的影响，如天气条件、地形地貌等因素。例如，如果遇到恶劣的天气条件下，可能会影响数据的质量和准确性；同时，地形地貌也会影响到数据的采集效果。因此，在实际操作时需要充分考虑到各种因素的影响，以便更好地掌握数据质量和精度[2]。

（二）在数据处理阶段中应用

在基坑变形监测中，三维激光扫描技术的应用具有很大的潜力。然而，由于其测量精度和数据处理难度较高，因此需要采取一些相应的措施来提高其应用效果。第一，对于采集到的数据进行预处理是非常必要的。在这个阶段，需要对原始数据进行去噪、平滑和平衡等操作，以保证后续分析结果的准确性和可靠性。同时，还需要对数据进行几何校准和标定，以便于后期的数据融合与对比。第二，针对不同类型的数据，采用不同的算法进行处理也是非常重要的。例如，对于图像数据，可以使用边缘检测、形态学特征提取等方法来识别目标区域；而对于点云数据，则可以通过分层法、曲面求解等方式进行处理。此外，还可以结合机器学习等先进技术，提高数据处理的效果和效率。第三，在处理完数据后，需要将其与其他相关资料相结合，形成完整的监测报告。在此基础上，可以进一步开展基础地质调查、工程设计等方面的工作，为基坑监测提供更加全面的支持和保障。总之，三维激光扫描技术在数据处理方面具有很大的优势和潜力。通过合理的数据处理策略和先进的技术手段的应用，可以有效地提升基坑监测的质量和精度，为工程建设提供了有力的技术支持。

（三）实施初步成果分析

在实际工程实践中，采用了该技术对基坑进行监测和评估，取得了一定的成效。具体来说，在某高速公路建设项目的基坑施工过程中，采用三维激光扫描技术对其进行了监测和评估。通过对数据的处理和分析，可以得出以下结论：首先，三维激光扫描技术能够有效地提高基坑监测的质量和精度。相比传统的测量方法，三维激光扫描技术具有更高的分辨率和更准确的数据采集能力，可以更加全面地反映基坑的状况。同时，由于其实时性强、操作简便的特点，使得整个监测过程更为高效便捷。其次，三维激光扫描技术还可以为基坑设计提供有力的支持。在基础设计阶段，可以通过三维激光扫描技术获取大量的地质资料和地形数据，从而更好地掌握基坑的地质条件和地形地貌特征，为后续的设计工作提供了重要的参考依据。此外，三维激光扫描技术还能够帮助工程师优化基坑设计的方案，减少潜在的风险和隐患。最后，三维激光扫描技术还具有较高的经济效益和社会效益。相对于传统测深手段，三维激光扫描技术不仅能大幅降低成本，而且还能够缩短勘察周期，提升效率。同时，它也能够满足社会对于环境保护的要求，避免了对自然环境的影响。

三、三维激光扫描技术在路基沉降监测中的应用策略

在基坑变形监测中，三维激光扫描技术是一种非常有效的方法。然而，由于其测量精度和数据处理难度较大，因此需要进行一定的优化措施来提高其效率和准确性。第一，对于三维激光扫描技术的数据采集而言，需要注意的是要保证数据的完整性和稳定性。为此，可以采用多台设备同时采集数据的方法，以确保数据的可靠性；同时也可以通过校准仪器来调整设备之间的误差差异，从而进一步提升数据质量。第二，为了更好地利用三维激光扫描技术的优势，可以考虑将其与其他测量手段相结合使用。例如，可以在三维激光扫描的基础上再结合其他测量手段如雷达测深、GPS定位等，形成更加全面的监测体系。这样不仅能够弥补单一技术的不足之处，还能够实现更精确的监测结果。因此，该项扫描技术在目前基坑工程中具有一定的应用优势，通过利用此项技术可以对基坑变形进行有效的监测，促使基坑建设工作可以实现更高层面的实施。第三，可以通过建立相应的数据库系统来存储和管理大量的监测数据。这有助于方便后续分析和统计工作，同时还能为后期的决策提供有力的支持[3]。总之，在基坑变形监测中应用三维激光扫描技术时，需要采取一系列的优化措施来提高其效率和准确性。这些措施包括保证数据的完整性和稳定性、与其他测量手段联合运用以及建立相应的数据库系统等方面。只有综合考虑这些因素，才能真正发挥三维激光扫描技术的优势，为基坑工程的安全稳定发展做出贡献。

四、结语

综上所述，利用三维激光扫描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]林益新.三维激光扫描技术在滑坡变形监测中的应用[J].经纬天地,2022,209(06)：19-21+26.

[2]王小亮.基于三维激光扫描技术的建筑物变形监测精度分析[J].经纬天地,2022,208(05)：10-13.

[3]陈柱,商长君,杨建超等.三维可视化激光扫描技术在隧道变形监测中的应用[J].铁道勘察,2022,48(04)：29-35.

作者姓名:杨颖辉，性别:男，出生年月日:1986年8月24日，民族:汉，籍贯:河北省保定市，学历:大学本科，毕业院校:河海大学，职称:中级工程师，研究方向:工程测量。