三维激光扫描用于开采沉陷监测研究.docx

三维激光扫描用于开采沉陷监测研究
摘要
沉降与地表变形是一个社会、经济发展中不容忽视的问题。为了保障城市的稳定发展，需要对其沉降情况进行及时的监测分析。传统的沉降监测方法已经逐渐无法适应大规模、高精度、快速、高效的要求。本论文介绍了基于三维激光扫描技术在沉陷监测中的应用，分析了该技术的优点和局限性，并结合实际案例进行了论述。
关键词：沉陷监测；三维激光扫描技术；优点；局限性
Abstract
Settlementandgrounddeformationareaproblemthatcannotbeignoredinsocialandeconomicdevelopment.Inordertoensurethestabledevelopmentofthecity,itisnecessarytoconducttimelymonitoringandanalysisofthesettlementsituation.Traditionalsettlementmonitoringmethodshavegraduallybecomeunabletomeettherequirementsoflarge-scale,high-precision,fast,andefficient.Thispaperintroducestheapplicationofthree-dimensionallaserscanningtechnologyinsettlementmonitoring,analyzestheadvantagesandlimitationsofthistechnology,anddiscussesitinconjunctionwithpracticalcases.
Keywords:settlementmonitoring;three-dimensionallaserscanningtechnology;advantages;limitations
一、引言
沉降是指在工程建设后，由于土壤地基自身重量之外的外力作用所造成的的地表下降现象。沉降现象广泛存在于建筑物、道路、桥梁等基础设施中。长期以来，沉降监测一直是城市发展中不可避免的问题之一。而传统的监测方法主要采用基准点法、水准测量法、测量变形法等，但这些方法存在着监测范围狭窄、精度低、成本高等问题。在大规模、高精度、快速监测要求下，出现了三维激光扫描技术。
三维激光扫描技术可以全面地获取被测物体表面的三维空间信息，并快速生成高精度的三维模型。在沉降监测中，三维激光扫描技术可以对城市及其周边地区的土地、建筑、基础设施等进行无死角、高精度监测。本论文旨在调研三维激光扫描技术在沉陷监测中的应用，分析其特点和局限性，并结合实际案例进行讨论。
二、三维激光扫描技术在沉陷监测中的应用
1、三维激光扫描技术的基本原理
三维激光扫描技术需要使用激光雷达和相机等设备。激光雷达与场景进行扫描，获取物体表面的三维坐标。然后，通过激光雷达数据的处理与分析，生成高精度的三维模型。三维激光扫描技术可根据实际工程需要，选用不同的激光扫描设备和扫描方法。
2、三维激光扫描技术在沉陷监测中的优点
（1）高精度：三维激光扫描技术的最大优点就是其高精度。其扫描精度可以达到毫米级别，而不受测量环境的限制，如光线、角度等；
（2）快速：三维激光扫描技术可以快速扫描大量的建筑物、道路等基础设施，扫描时间显著地减少了，能够提高工作效率；
（3）精确：三维激光扫描技术可以在三维空间内呈现精确的建筑物形状，以便更好地理解建筑物的几何结构与会不会影响沉降；
（4）信息量大：三维激光扫描技术可以捕捉和处理楼层、墙面、天花板等建筑物的细节信息，以及其它引起沉降的相关地质因素等，比传统监测方法更为详尽；
（5）可视化：通过高精度的三维模型，使得三维激光扫描技术具有很强的可视化能力，便于设计师、工程师等进行视觉分析，定位沉降问题并及时采取措施进行修复。
3、三维激光扫描技术在沉陷监测中的局限性
（1）高昂的成本：三维激光扫描技术需要高昂的设备和软件，成本较高；
（2）扫描范围受限：激光雷达的扫描距离有限，离探测器过远或遇到阻碍物后便无法继续扫描，这对沉降相对广泛的区域，需要进行多个扫描而言，将产生很高的成本；
（3）数据处理时间较长：处理三维激光扫描数据需要时间较长，导致实时监测速度不够理想；
（4）扫描精度受到环境因素影响：如在阳光充足，高低温交替，地质状况较复杂等情况下的监测，可能会影响三维激光扫描的精度。
三、案例分析
以某县城为例，该县城土地沉降较为严重，需要进行快速的监测和处理。传统的沉降监测方法存在精度不高、数据不能及时更新等问题，无法满足公众和政府对城市沉降情况的关注。为此，该县城采用了三维激光扫描技术，对城市各处的土地、建筑物以及道路情