[發(fā)明專(zhuān)利]三維激光掃描儀應(yīng)用于基坑變形監(jiān)測(cè)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910170809.1
• 申請(qǐng)日: 2019-03-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109826248B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁長(zhǎng)豐;陳秋汝;王英汀;于浩杰;李亮;于廣明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 青島理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E02D33/00
• 分類(lèi)號(hào): E02D33/00
• 代理公司: 11435 北京志霖恒遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 朱昀

本發(fā)明屬于地下工程空間位置變形信息化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三維激光掃描儀應(yīng)用于基坑變形監(jiān)測(cè)的方法。本發(fā)明采用三維激光掃描儀可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)多點(diǎn)掃描和數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，大大提升數(shù)據(jù)采集效率、數(shù)量、精度。獲得的點(diǎn)云信息解決了孤立點(diǎn)現(xiàn)狀，同時(shí)，可以快速捕獲變形信息，能夠捕捉到發(fā)生大變形的實(shí)時(shí)信息，并且把變形信息可視化，可以更直觀展現(xiàn)基坑變形情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于地下工程空間位置變形技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三維激光掃描儀應(yīng)用于基坑變形監(jiān)測(cè)的方法。

背景技術(shù)

按照國(guó)家規(guī)范要求，對(duì)于深度大于5m的基坑，需要進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。常用的方法有使用全站儀、水準(zhǔn)儀設(shè)備進(jìn)行水平位移和沉降監(jiān)測(cè)。在進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)時(shí)，通過(guò)控制點(diǎn)建立控制網(wǎng)，然后進(jìn)行變形點(diǎn)監(jiān)測(cè)。采用經(jīng)緯儀和全站儀進(jìn)行觀測(cè)，存在以下缺點(diǎn)：(1)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)一般是每隔20m布設(shè)一個(gè)點(diǎn)，這種觀測(cè)是單點(diǎn)觀測(cè)，監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)是孤立點(diǎn)信息，相鄰監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的變形信息無(wú)法知道，認(rèn)為相鄰兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的變形是線(xiàn)性變化的，與實(shí)際不符，實(shí)際上變形是非線(xiàn)性的。(2)當(dāng)測(cè)點(diǎn)較多時(shí)，特別是當(dāng)基坑表面發(fā)生大變形時(shí)，無(wú)法捕捉變形點(diǎn)實(shí)時(shí)信息，而且由于觀測(cè)是逐點(diǎn)觀測(cè)，耗時(shí)耗力耗財(cái)(3)獲得的數(shù)據(jù)一般以Excel表形式呈現(xiàn)，需要具體工程人員進(jìn)行甄別，才能獲得數(shù)據(jù)隱藏的信息，因此，信息化和可視化程度低。(4)受施工影響較大，當(dāng)坡頂?shù)胤姜M窄無(wú)法進(jìn)行布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)信息無(wú)法反映施工進(jìn)度下基坑的安全狀態(tài)。(5)由于經(jīng)緯儀和全站儀儀器誤差，使得在外業(yè)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)時(shí)，受環(huán)境影響大，經(jīng)常出現(xiàn)不能滿(mǎn)足監(jiān)測(cè)結(jié)果不滿(mǎn)足要求的現(xiàn)象，需要進(jìn)行反復(fù)測(cè)量。

為此，采用滿(mǎn)足工程實(shí)際需要的現(xiàn)代化監(jiān)測(cè)儀器，越來(lái)越得到工程技術(shù)人員青睞，三維激光掃描技術(shù)是一種近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的技術(shù)，正成為研究熱點(diǎn)并逐漸被工程技術(shù)人員所接受。其中，專(zhuān)利“CN201610621282-一種用于快速監(jiān)測(cè)高面板堆石壩擠壓邊墻變形的方法”，公開(kāi)了一種對(duì)堆石壩擠壓邊墻變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法。但該方法采用surfer軟件繪制變形圖，該圖形是二維圖形，不直觀，并且需要專(zhuān)業(yè)人士才能解讀變形圖中隱藏的信息。

而專(zhuān)利“CN201610663038-基于BIM的多維成像融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)隧道爆破質(zhì)量數(shù)字化的方法”采用將獲得的各種多源數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Excel表中，獲得x，y數(shù)據(jù)，通過(guò)算法生成二維格網(wǎng)，然后再添加z坐標(biāo)，進(jìn)行三維建模，再進(jìn)行相關(guān)誤差處理。這種方法相對(duì)比較麻煩，并且相應(yīng)的過(guò)程需要懂得程序相應(yīng)誤差處理的人員才可以執(zhí)行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是采用經(jīng)緯儀和全站儀進(jìn)行觀測(cè)，存在以下缺點(diǎn)：(1)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)一般是每隔20m布設(shè)一個(gè)點(diǎn)，這種觀測(cè)是單點(diǎn)觀測(cè)，監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)是孤立點(diǎn)信息，相鄰監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的變形信息無(wú)法知道，認(rèn)為相鄰兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的變形是線(xiàn)性變化的，與實(shí)際不符，實(shí)際上變形是非線(xiàn)性的。(2)當(dāng)測(cè)點(diǎn)較多時(shí)，特別是當(dāng)基坑表面發(fā)生大變形時(shí)，無(wú)法捕捉變形點(diǎn)實(shí)時(shí)信息，而且由于觀測(cè)是逐點(diǎn)觀測(cè)，耗時(shí)耗力耗財(cái)。(3)獲得的數(shù)據(jù)一般以Excel表形式呈現(xiàn)，需要具體工程人員進(jìn)行甄別，才能獲得數(shù)據(jù)隱藏的信息，因此，信息化和可視化程度低。(4)受施工影響較大，當(dāng)坡頂?shù)胤姜M窄無(wú)法進(jìn)行布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)信息無(wú)法反映施工進(jìn)度下基坑的安全狀態(tài)。(5)由于經(jīng)緯儀和全站儀儀器誤差，使得在外業(yè)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)時(shí)，受環(huán)境影響大，經(jīng)常出現(xiàn)不能滿(mǎn)足監(jiān)測(cè)結(jié)果不滿(mǎn)足要求的現(xiàn)象，需要進(jìn)行反復(fù)測(cè)量。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用三維激光掃描儀可以較好地改善上述現(xiàn)狀，它可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)多點(diǎn)掃描和數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，大大提升數(shù)據(jù)采集效率、數(shù)量、精度，獲得的點(diǎn)云信息解決了孤立點(diǎn)現(xiàn)狀，同時(shí)，可以快速捕獲變形信息，能夠捕捉到發(fā)生大變形的實(shí)時(shí)信息，并且把變形信息可視化，可以更直觀展現(xiàn)基坑變形情況。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種三維激光掃描儀應(yīng)用于基坑變形監(jiān)測(cè)的方法，包括以下步驟：

一、基準(zhǔn)點(diǎn)云獲取

1、測(cè)站基準(zhǔn)點(diǎn)：測(cè)站基準(zhǔn)點(diǎn)的選取如圖1所示。在基坑陰角45°延長(zhǎng)線(xiàn)的2倍基坑開(kāi)挖范圍外布設(shè)1個(gè)基準(zhǔn)站。