激光三維掃描儀GLS-2000邊坡災(zāi)害變形監(jiān)測

激光三維掃描儀GLS-2000邊坡災(zāi)害變形監(jiān)測
三維激光掃描技術(shù)是作為一種新型的面測量技術(shù)，是測繪領(lǐng)域繼 GPS 技術(shù)之后的又一次技術(shù)創(chuàng)新。本文針對(duì)北京某滑坡，利用 TOPCON GLS-2000（圖 1）三維激光掃描技術(shù)在 2015 年 7 月雨季進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并針對(duì)多次采集的滑坡體數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，總結(jié)滑坡在強(qiáng)降雨下土層飽和后，造成的滑坡體位移量。

激光三維掃描儀GLS-2000邊坡災(zāi)害變形監(jiān)測

      針對(duì)滑坡災(zāi)害變形，利用三維激光掃描儀采用非接觸測量方式對(duì)效應(yīng)靶形變量的測量方法，監(jiān)測滑坡體的位移量。結(jié)果表明，三維激光掃描儀可以對(duì)滑坡體變形進(jìn)行有效監(jiān)測，分析了滑坡體在強(qiáng)降雨下土層飽和后的變形量，精度達(dá)到毫米級(jí)。

關(guān)鍵詞：滑坡，變形，三維激光掃描

激光三維掃描儀GLS-2000邊坡災(zāi)害變形監(jiān)測

1.三維激光掃描技術(shù)
三維激光掃描技術(shù)又稱“三維實(shí)景復(fù)制技術(shù)”，它可以深入到任何復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境及空間中進(jìn)行掃描操作，并直接將各種大型的、復(fù)雜的、不規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)等實(shí)體或?qū)嵕暗娜S數(shù)據(jù)完整地采集到電腦中，進(jìn)而快速重構(gòu)出目標(biāo)的三維模型及線、面、體、空間等各種制圖數(shù)據(jù)，同時(shí)，它所采集的三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)還可進(jìn)行各種后處理工作（如測繪、計(jì)量、分析、仿真、模擬、展示、監(jiān)測、虛擬現(xiàn)實(shí)等），它是各種正向工程工具的對(duì)稱應(yīng)用工具，即逆向工程工具。所有采集的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)及三維建模數(shù)據(jù)都可以通過標(biāo)準(zhǔn)接口格式轉(zhuǎn)換給各種正向工程軟件直接使用。
 三維激光掃描儀現(xiàn)在分相位激光和脈沖激光技術(shù)兩種，其原理是激光測距，并在空間形成橫向和縱向的精確測量，計(jì)算出被測量點(diǎn)與掃描儀中心的相對(duì)位置，并得出獨(dú)立坐標(biāo)(X,Y,Z)，給予每個(gè)坐標(biāo)一個(gè)點(diǎn)的圖形符號(hào)，在計(jì)算機(jī)中以點(diǎn)符號(hào)顯示，形成云狀三維模型，故而稱為點(diǎn)云數(shù)據(jù)（點(diǎn)云），可以稱其為多點(diǎn)式的全站儀。
2. TOPCON GLS-2000 三維激光掃描儀

                                    圖 1 TOPCON GLS-2000 三維激光掃描

2.1. 技術(shù)參數(shù)

• 掃描距離：500m
• 市場角：360×270
• 相機(jī)參數(shù) 5M 像素*2 個(gè) (170°/8.9°)
• 激光等級(jí) 3R (高速模式/標(biāo)準(zhǔn)模式 )/1M(安全模式)

2.2 TOPCON GLS-2000 特點(diǎn)

•  一體化設(shè)計(jì)
•  全景掃描
•  內(nèi)置雙相機(jī)
•  可掃描棱鏡
•  二次回波
•  內(nèi)置兩種激光
•  自動(dòng)量測儀器高
•  支持多種點(diǎn)云拼接方式后視定向

3、滑坡體數(shù)據(jù)監(jiān)測采集
滑坡位于北京市豐臺(tái)區(qū)王佐鎮(zhèn)西莊店村后甫營路東北側(cè)，坐標(biāo)為 N：39°50′58.9″，E：116°5′15.1″。滑坡距離景區(qū)售票處僅 500m，距離后甫營村僅 280m?；麦w上方為山坡林地，下方為千靈山風(fēng)景區(qū)的停車場（目前未使用）。滑坡距離王佐鎮(zhèn)鎮(zhèn)約 7.5km，有后甫營路、沙羊路、大灰廠路等通往鎮(zhèn)中心及市區(qū)，距離西六環(huán)約 2.6km。
3.1 在滑坡體對(duì)面山體建立控制點(diǎn)
選擇穩(wěn)定基巖，選用不銹鋼材料進(jìn)行混凝土澆筑。
3.2 *利用 TOPCON GLS-2000 三 維
激光掃描儀對(duì)滑坡體進(jìn)行數(shù)據(jù)采集將掃描儀架設(shè)在控制點(diǎn)上，利用 TOPCONGLS-2000 三維激光掃描儀后視定向功能進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)確立。設(shè)置掃描密度及掃描范圍進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取。
4、滑坡體特征
4.1 表面特征
通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，滑坡主滑方向約 176°，后緣裂縫上部穩(wěn)定基巖出露，產(chǎn)狀為 177°∠14°，總體平面形態(tài)呈“圈椅狀”，下陡中緩上陡，滑坡體坡度約為 20°-30°，主滑方向與巖層傾向基本*，屬于順層滑坡?；挛鱾?cè)山體出露基巖產(chǎn)狀 164°∠37°，東側(cè)山體出露基巖產(chǎn)狀 125°∠21°，滑坡體東側(cè)緊鄰一條沖溝，沖溝底部頁巖出露，基巖產(chǎn)狀 226°∠65°。
滑坡后緣出現(xiàn)拉張裂縫，總長約 110m，總體走向約45°，后緣大裂縫深度約2.3m，大裂縫寬度約 50cm，發(fā)育有近東西向節(jié)理裂隙 5 條，近南北向垂直節(jié)理 3 條(照片 1)，出現(xiàn)滑坡壁，滑坡壁坡度約 70°，后緣裂縫上部出現(xiàn)較少與滑動(dòng)壁平行裂縫，后緣裂縫有向上發(fā)展趨勢(shì)。
照片 1 滑坡后緣兩組節(jié)理裂隙垂直相交滑坡體中部距后緣約 47m 及 57m 處出現(xiàn)兩條較大裂縫，大寬度約 25cm，總長約55m，上部裂縫總體走向約為 30°，下部裂縫呈圓弧狀展布，沿此兩條裂縫出現(xiàn)數(shù)十條發(fā)散狀裂縫，與其呈相交關(guān)系，并且滑坡體上大量片石樹坑出現(xiàn)拉裂?；虑熬壭纬晒那?，出現(xiàn)剪出口，剪出口上部形成多條放射狀及羽狀裂縫，大寬度約 20cm，鼓丘下方，出現(xiàn) 4 條溢出水流。
4.2 結(jié)構(gòu)特征
通過野外調(diào)查天然出露的地層及搜集相關(guān)資料，認(rèn)為該滑坡類型屬于巖質(zhì)滑坡。地層主要為第四系松散堆積層及石炭系地層，其中第四系主要為殘坡積物，成分為碎石土，石炭系地層巖性主要為泥巖、頁巖、千枚巖等。
根據(jù)巖性及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，滑坡物質(zhì)組成自上而下可分為兩層：
（1）碎石土
分布于滑坡體中下部，主要為殘坡積物，碎石土結(jié)構(gòu)松散，透水性較好，沿著斜坡方向自上而下厚度逐漸增加，厚度較大。
（2）頁巖
滑坡體表層頁巖風(fēng)化嚴(yán)重，為中風(fēng)化～強(qiáng)風(fēng)化，呈層狀，主要為灰黑色或表層呈暗紅色，層面之間結(jié)合力較低，巖層產(chǎn)狀較緩，基巖產(chǎn)狀 177°∠14°，層理發(fā)育，韻律細(xì)微，巖石構(gòu)造節(jié)理、劈理發(fā)育，易破裂，沿層面剝離嚴(yán)重?；潞缶壈l(fā)育有近東西向節(jié)理裂隙 5 條，近南北向垂直節(jié)理 3 條，后緣出現(xiàn)滑坡壁，多為陡傾角?；卤谄露燃s70°