边坡监测对于地质安全具有关键作用。但现阶段边坡常规监测方式成果单一,大多采用单点监测,难以很好地反映边坡的整体变化。
徕卡P50三维激光扫描仪具有高效率、非接触、自动化、高精度的特点,可以自动化采集,短时间快速获取海量高精度数据,真实记录边坡整体变形情况,让监测人员远离危险。通过对不同测期的数据进行分析,可准确、直观地评估边坡稳定性。
贵州赤水某高速公路边坡防护工程时间久远,边坡稳定性差,有发生地质灾害的风险,为了监测边坡防护工程变形情况,使用徕卡P50获取多期数据进行全面分析。

一、 方案制定
1、 设备准备:徕卡P50三维激光扫描仪1台、徕卡TM50 全站仪1台、
2、 软件:徕卡Cyclone、3DReshaper
3、 人员:2人
4、 外业扫描方案
根据现场情况选择数据获取视角极佳的位置作为扫描仪设站位置,并注意避免出现盲区死角,共确定4处设站点。在确定的测站点处布设临时控制点,利用变形区域外的2处已知控制点通过全站仪进行二等控制网测量,将设站点和已知控制点联测。

二、 外业扫描采集数据
徕卡P50三维激光扫描仪具有对中整平功能,在临时控制点上利用已知控制点设站方式架设扫描仪,确保扫描目标边坡数据获取全面无死角。采用6mm@10m分辨率,共扫描获取4站点云。并对该边坡变形区域,按照间隔两个月时间分别采集两期数据。

徕卡P50点位精度高达3mm@50m,噪声仅有0.5mm@50m,满足边坡监测精度要求;
支持精细扫描功能,可以单独对特定区域进行加密扫描,兼顾了细节和效率;
具有360° X 290°超大视场角,边坡顶部大仰角数据的获取也不在话下。
三、 点云处理
由于使用已知点设站扫描,点云均具有统一的绝对坐标,无需进行多测站拼接和绝对坐标转换。点云获取以后,首先使用徕卡P50配套的软件Cyclone进行点云导入、去噪、导出,分别处理两期点云。

然后使用3DReshaper软件对两期数据进行对比分析。对比分析结果如下:

边坡两期点云位移偏差色谱图

边坡两期数据任意点偏移量
通过两期数据对比我们可以得知,两期数据总体偏差在15mm,通过色谱图可以看出其少部分区域出现了15-30mm的变化值,根据位置分布,可以判断为雨水冲刷的影响。经过实地查看,扫描分析结果和判断符合实际的边坡情况。
四、 总结
本次采用的扫描方式对仪器的整平水平和控制点选点的稳定性有较高的要求,可以通过在边坡变形区域外设置强制对中桩,来进一步提高控制精度,以便后期的扫描测量。
徕卡P50三维激光扫描仪在边坡监测中,具有数据采集量大、精度高,无接触测量、全面反应整个边坡变形的优点,还可获得DTM、地形等高线、边坡DEM等丰富成果,提供详细的边坡资料,在公路、矿山、水利等行业具有广阔的应用前景。


