中国建筑材料工业地质勘查中心福建总队 福建福州 350001
摘要：随着激光扫描硬件设备的升级优化，三维激光扫描仪与其他设备更加易于集成，数据采集简单迅速，可实时处理点云数据，快速构建三维模型。与传统变形监测方法相比，将三维模型用于变形监测更加全面，自动化、智能化强度更高，实时性好，且精度高。本文探讨了三维激光扫描技术在对基坑进行监测的过程中的作用原理，分析了三维激光扫描技术在基坑变形监测中的应用。
关键词：三维激光扫描技术；基坑变形；应用
引言
随着城市化进程的加快，我们周围涌现了很多基坑工程，为保证施工人员的施工安全，可借助三维激光扫描技术来对基坑进行监测，这样当基坑出现变形的情况时，就可以及时采取合理的措施来进行解决，继而为施工人员提供安全施工保障，进而加快城市化的进程。
一、对基坑进行检测过程中三维激光扫描技术如何发挥作用
（一）三维激光扫描仪的工作原理
在对建筑工程进行监测的过程中，三维激光扫描仪能够对建筑物的距离、施工地形以及施工现场的复杂表面进行三维数据分析。除此之外，三维激光扫描仪还有数字摄影和内部自检功能，是一种综合了测量距离、描述事物以及摄影等功能于一体的测量仪器。现阶段，三维激光扫描仪主要利用高速激光来对建筑物的各项数据进行记录和分析，测距方法多为TOF脉冲测距法，计算方法多为三维激光点坐标法。
（二）三维激光扫描技术在使用过程中存在哪些误差
（1）仪器产生的系统误差的影响因素
在三维激光扫描仪的具体使用过程中，扫描仪可能因为内部零件的问题而出现测距误差和测角误差，这两种误差都是扫描仪自身问题所致，为系统误差。就测距误差而言，测距误差的产生是扫描仪在测距过程中不可避免的存在，当扫描仪对激光脉冲回波信号进行接收和分析处理的过程中，由于扫描仪中脉冲计时本身就存在误差，或者测距过程本身缺陷的原因，都将会导致扫描仪测距误差的出现；就测角误差而言，测角误差的出现主要是因为扫描仪不同的扫描角度造成的。在利用三维激光扫描技术对建筑物进行扫描时，扫描镜镜面的细微变化、扫描镜面平面角出现误差、扫描电机的不规则运动都将直接导致扫描仪数据的偏差和失真。
（2）建筑物的自身特性造成测量误差
在对建筑物进行三维激光扫描时，建筑物本身的一些特性也会导致扫描仪在工作过程中出现误差，比如建筑物表面的光滑程度、建筑物施工过程中各结构的倾斜程度等情况。当建筑物表面比较粗糙时，三维激光扫描仪发射的扫描光束会在建筑物表面发生漫反射，这样扫描仪接收到的脉冲回波信号就会失真，反映在三维激光扫描仪上的数据也会对应失真；当建筑物因自身结构倾斜程度的原因导致被测部位与扫描光束之间的夹角过小时，同样也会导致测量数据的失真。
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（3）自然环境产生的误差
自然环境不但影响着人们的日常生活，还会影响三维激光扫描仪对建筑物的测量。影响扫描仪测量结果的自然因素有很多，如温度、压强以及空气质量等。就温度而言，大自然一切事物都具有热胀冷缩的特性，这点建筑物也不例外，因此，在温度过高或温度过低的自然环境中对建筑物进行激光扫描时往往会造成扫描数据的失真；就压强而言，大气压强的变化会导致风的产生，风力会对放射光束造成影响，继而影响到测量数据的准确性；就空气而言，酸性大气成分会对三维激光扫描器有所腐蚀，也会影响数据的准确测算。
二、三维激光扫描技术的应用分析
（一）三维激光扫描技术在工程变形方面的应用
现阶段，由于我国的三维激光扫描技术起步较晚，所以在各个相关技术的使用和完善方面仍然相对落后。目前我国的三维激光扫描系统还不能系统的在医学、工业模具制造以及工业应用等领域灵活全面的使用，仍缺少相对成熟的三维激光扫描的数据处理体系及其相关方法等等，这些都严重影响了我国工程的技术含量和质量，进而导致我国的工程建设企业不能在世界上名列前茅，导致我国工程跟国外工程相比仍然有较大差距。为了缩小差距，我国大部分企业已经开始加大对三维激光扫描技术的开发和创新，且很多企业已经形成了自己的三维激光扫描系统以及相应的数据处理方法。近年来，三维激光扫描技术的应用已经在我国的很多领域内发挥了不错的效果，比如利用三维激光扫描技术对发掘的古文物进行修复、对城乡空间规划提供三维数据、为交通道路的修复和设计提供数据分析等等。但就工程变形方面而言，由于我国在相关领域科学技术的落后，导致三维激光扫描技术在工程变形方面的应用仍然存在诸多问题，目前越来越多的专家已经投入到三维激光扫描技术在工程变形中应用的研究中来，以此来促进我国的科技发展和技术进步。
（二）三维激光扫描技术在基坑工程的应用
在基坑施工过程中应用三维激光扫描技术时，要根据基坑的形状和稳定构造来设置合适的三维激光扫描密度，以此来对基坑的变形程度进行科学直观的认识，以此来提高工作效率。在利用三维激光扫描技术对基坑变形情况进行检测时，先要根据基坑结构的稳定性设置观察点，然后对观察点进行监控。之后利用三维激光扫描技术对基坑进行全面的扫描，一段时间过后再对基坑使用三维激光扫描，通过这两次的激光扫描来构建出三维结构，进而对基坑的变形程度有更为直观的认知。在基坑工程中应用三维激光扫描技术，可帮助我们更加客观、直观的认识到基坑变形的具体情况，进而为基坑变形问题提供准确的数据。
结语
综上所述，工程建设施工的过程中存在的基坑变形问题危害了施工人员的生命健康安全，因此为保证施工人员在施工过程中的生命安全，我们必须对基坑工程进行监测，这时利用三维激光扫描技术来对基坑工程进行扫描，由此来判断基坑是否发生变形以及变形的程度，能及时发现并解决问题，以来为施工人员提供安全的施工环境，进而促进工程施工的顺利进行。
参考文献：
[1]许新海.三维激光扫描技术在深基坑监测中的应用[J].城市勘测，2017（06）：87-89.
[2]丁吉峰，廖东军，杨超，刘洋，党广利.三维激光扫描技术在土遗址变形监测中的应用[J].北京测绘，2017（S1）：164-167.
[3]倪家明，刘学，聂忠权.三维激光扫描技术在桥梁变形监测中的应用[J].公路交通科技（应用技术版），2017，13（08）：197-198.
[4]杨林. 三维激光扫描技术在建筑工程施工变形监测中的应用研究[D].天津大学，2016.
[5]陈弘奕，胡晓斌，李崇瑞.地面三维激光扫描技术在变形监测中的应用[J].测绘通报，2014（12）：74-77.
[6]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（05）：78-82.
论文作者:黄锦财
论文发表刊物:《建筑科技》2018年第1期
论文发表时间:2018/4/8
标签：激光论文; 基坑论文; 扫描仪论文; 技术论文; 误差论文; 建筑物论文; 过程中论文; 《建筑科技》2018年第1期论文;