三维影像扫描仪在边坡监测方面的应用

前言

       边坡稳定问题由于受其复杂的地质条件的影响，一直是岩土工程界关注的焦点问题。随着国民经济的快速发展，工程活动必然越来越频繁，规模也越来越大。长期以来，工程地质界、岩土力学界对边坡稳定性进行了大量的研究工作，但至今仍难以找到准确评价的理论和方法。比较有效地处理这类问题的方法，就是理论分析、专家群体经验知识和监测控制系统相结合的综合集成的理论和方法。

       边坡工程监测的主要目的：

(a) 为了保证工程施工和运行的安全；

(b) 评价边坡理论分析结果和经验判断成果的依据，是修改设计和指导施工的客观标准；

(c) 为工程岩土体力学参数的反演分析提供资料；

(d) 为掌握边坡变形特征和规律提供资料，指导在边坡发生严重变形条件下的应急处理；

(e) 为分析岩体结构与边坡变形破坏的关系，预测边坡变形破坏趋势，评价边坡的长期稳定性提供条件。

一、项目背景

       融水至河池高速公路主线全长107.564km。双向4车道，采用高速公路标准建设，设计车速100Km/h，路基宽度26m。其中，广西交通检测工程公司承接融河高速27个大型边坡的监测工程，如果采用传统全站仪布点方式监测，需要在坡体岩石上打上观测棱镜，密度约30米1个，每个高度50米，现场需要工程升降车配合，比较麻烦，作业难度大，坡体不稳定随时有落石的危险，对作业人员安全构成严重威胁。

       2019年4月20号，受广西交通检测工程公司邀请，天拓公司为该项目提供技术支持，即刻安排技术人员前往融河参与项目工作。

鉴于融河高速边坡监测项目的特殊性，经过与客户沟通，最终决定采用Trimble SX10影像扫描仪对边坡进行全面科学的监测。

二、项目成果展示

       针对融河高速情况复杂的特点，我们充分利用Trimble SX10的线扫描的分层优势的技术特点，通过对扫描区域增加扫描遍数，来弥补由于作业区域工程车辆移动，视线遮挡没有扫描到的地方，防止出现扫描空洞。在该监测项目中使用的扫描密度是：标准，针对扫描区域不间断地重复扫描4遍，利用现场控制点直接引入绝对坐标，扫描仪直接架设在坐标点上，在保证扫描质量的前提下根据现场边坡情况每隔20-50米一站进行测量，测量完成之后直接导出点云保存，每周测量一次，多次数据进行三维比较，分析变形情况。

远程操控，现场扫描完成实时查看扫描成果，查漏补缺，一次完成外业扫描工作

       由于SX10扫描点云具有绝对坐标，内业不需要拼接和坐标转换，对电脑硬件要求不高，普通笔记本即可。内业利用Trimble Business Center的自动分类功能，就可以自动提取高速公路边坡，剔除杂点，然后简单的编辑点云就可以得到纯净的路面点云模型。同样是由于测量数据本身具备绝对坐标，因此无需对齐，多次测量数据即可叠加，直接进行三维对比分析，得出检测结果。

  点云自动分类

边坡点云数据

三维对比分析

三、总结

       利用Trimble SX10三维影像扫描系统进行非接触式测量，可安全、准确、快速、高效的采集目标现状数据，不但可以实现边坡的快速数字化，结合配套的点云处理软件，也可及时建立地表三维模型、查询标高、生成指定剖面。同时，Trimble SX10三维影像扫描系统还具备全站仪功能，一机多用，扫描时也无需标靶，直接架设在已知点上，直接输出带坐标的点云数据，无需点云解算，无需坐标转换，降低过程误差，实现真正意义上的方便、快捷、可靠。