三維激光掃描技術(shù)在建筑基坑施工檢測(cè)中的應(yīng)用

任凌雲(yún)

摘要：基坑施工作為建筑工程施工的重點(diǎn)，保證基坑施工質(zhì)量，對(duì)于提升整個(gè)建筑物質(zhì)量和安全性起到非常重要的作用。為此，在建筑基坑施工完成之后，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段進(jìn)行建筑基坑施工檢測(cè)，及時(shí)處理建筑基坑施工時(shí)存在的問(wèn)題，全面提升建筑基坑整體質(zhì)量。本文就三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行深入分析，了解該項(xiàng)技術(shù)手段和作用效果，加深相關(guān)人員對(duì)這項(xiàng)技術(shù)手段的了解，以保證該項(xiàng)技術(shù)在建筑基坑施工檢測(cè)中發(fā)揮自身最大的作用。

Abstract： Construction of foundation pits is a key point in the construction of construction projects. The construction quality of foundation pits plays an important role in improving the quality and safety of the entire building. Therefore， after the completion of the construction of the foundation pit， appropriate technical measures shall be taken to test the construction of the foundation pit， and the problems existing in the construction of the foundation pit shall be promptly dealt with in order to improve the overall quality of the foundation pit. This article carries on the thorough analysis to the three-dimensional laser scanning technology， understands this technical means and the effect effect， deepens the related personnel understanding to this technical means， guarantees this technology to play its own biggest role in the construction foundation pit construction examination.

關(guān)鍵詞： 三維激光掃描技術(shù)；建筑基坑；施工檢測(cè)；應(yīng)用

Key words： 3D laser scanning technology；building foundation pit；construction inspection；application

中圖分類(lèi)號(hào)：TB22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）26-0235-02

0 引言

在對(duì)三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行深入分析的過(guò)程中，明確應(yīng)用這一技術(shù)手段可以獲取準(zhǔn)確的激光掃描數(shù)據(jù)，將相應(yīng)數(shù)據(jù)信息輸入到可視化系統(tǒng)當(dāng)中，能夠獲取準(zhǔn)確的三維激光掃描圖像。為檢測(cè)人員帶來(lái)更直觀的體驗(yàn)。從建筑基坑施工檢測(cè)的角度出發(fā)，應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)能夠提升建筑基坑測(cè)繪的準(zhǔn)確性，借以獲取高精度數(shù)字模型。方便施工人員更好的了解建筑基坑施工中的缺陷，同時(shí)制定合理的優(yōu)化措施。

1 三維激光掃描技術(shù)的工作原理

為保證三維激光掃描技術(shù)在建筑基坑施工檢測(cè)中發(fā)揮自身最大的作用，必須對(duì)地面三維激光操作系統(tǒng)實(shí)施深入剖析，明確該操作系統(tǒng)的組成成分，以方便施工檢測(cè)人員更加靈活的操作相應(yīng)系統(tǒng)。從地面三維激光操作系統(tǒng)的角度出發(fā)，明確該項(xiàng)系統(tǒng)中包含三維激光掃描儀、點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理平臺(tái)、電源和其他配件[1]。其中三維激光掃描儀和點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)建筑基坑施工現(xiàn)場(chǎng)掃描和數(shù)據(jù)處理的目的，確保相關(guān)人員對(duì)建筑基坑施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和施工效果等方面有一個(gè)全面的了解。對(duì)于三維激光掃描儀來(lái)說(shuō)，其中還涉及激光測(cè)距系統(tǒng)和激光掃描系統(tǒng)，應(yīng)用這兩項(xiàng)系統(tǒng)能夠利用儀器設(shè)備所發(fā)射的激光開(kāi)展工程測(cè)距和掃描工作。從激光測(cè)距的角度出發(fā)，在開(kāi)展相應(yīng)工作時(shí)，必須保證三維激光掃描系統(tǒng)安置在合理的位置，降低外在因素對(duì)相關(guān)設(shè)備造成的影響，保證三維測(cè)距結(jié)果的準(zhǔn)確性。

在應(yīng)用三維激光掃描設(shè)備進(jìn)行物體掃描時(shí)，掃描設(shè)備上安裝的同步反射鏡會(huì)自發(fā)旋轉(zhuǎn)，在這個(gè)過(guò)程中相應(yīng)物體表面就會(huì)被儀器設(shè)備所發(fā)放的激光依次掃描，提升物體掃描效果，確保相關(guān)人員對(duì)物體外觀結(jié)構(gòu)和空間模型等方面有所掌握。從激光發(fā)出到被測(cè)物體以及返回儀器的時(shí)間可以推斷出三維激光掃描儀距離被測(cè)物體之間的距離。而且通過(guò)距離檢測(cè)能夠提升被測(cè)物體三維激光的合理性，進(jìn)一步計(jì)算出被測(cè)物體表面點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

2 點(diǎn)云數(shù)據(jù)的誤差分析與精度控制

2.1 誤差分析

由于三維激光掃描技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程時(shí)會(huì)受到多方面外在因素的干擾，必然導(dǎo)致三維激光測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)誤差，這對(duì)于建筑基坑施工檢測(cè)效果也有很大的影響。這就需要對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)誤差實(shí)施有效分析，并根據(jù)分析結(jié)果制定合理的優(yōu)化措施。對(duì)于三維掃描系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，常見(jiàn)誤差主要包括系統(tǒng)誤差和偶然誤差。對(duì)于系統(tǒng)誤差來(lái)說(shuō)，主要是由三維激光掃描系統(tǒng)布置不合理導(dǎo)致的，這一誤差會(huì)造成掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，影響物體檢測(cè)精度。對(duì)于偶然誤差來(lái)說(shuō)，是在外界因素干擾下所產(chǎn)生的誤差，這種誤差不僅僅影響三維激光掃描的運(yùn)行效果，對(duì)于建筑基坑施工檢測(cè)水平也有很大的影響。為此，在應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行建筑基坑施工檢測(cè)時(shí)，必須對(duì)各類(lèi)點(diǎn)云數(shù)據(jù)誤差實(shí)施有效分析，并制定合理的質(zhì)量控制措施，在提升點(diǎn)云數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的同時(shí)，保證建筑基坑施工檢測(cè)效果符合我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展需求。

為降低三維激光掃描技術(shù)在建筑基坑施工檢測(cè)時(shí)出現(xiàn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)誤差，應(yīng)從以下幾個(gè)方面出發(fā)：第一，在開(kāi)展建筑基坑施工檢測(cè)工作之前，相關(guān)人員應(yīng)按照基坑施工檢測(cè)要求和儀器設(shè)備激光發(fā)射頻率等方面進(jìn)行三維激光掃描儀布置，同時(shí)保證測(cè)距和測(cè)角符合建筑基坑施工檢測(cè)要求，從而控制該項(xiàng)檢測(cè)工作在實(shí)施過(guò)程中出現(xiàn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)誤差[2]。第二，在應(yīng)用三維激光掃描儀實(shí)施物體測(cè)繪之前，應(yīng)合理規(guī)劃建筑基坑施工監(jiān)測(cè)方案，有效提升三維激光掃描的合理性，降低測(cè)站點(diǎn)變更幅度，從而實(shí)現(xiàn)減少點(diǎn)云數(shù)據(jù)誤差的目的。第三，對(duì)于施工范圍過(guò)大的工程項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行三維激光掃描工作時(shí)，可以適當(dāng)?shù)目s短儀器設(shè)備與被測(cè)點(diǎn)之間的距離，控制外在因素對(duì)三維激光掃描效果造成的影響。同時(shí)還可以應(yīng)用垂直掃描技術(shù)，確定掃描點(diǎn)位置，提升建筑基坑施工檢測(cè)效果。

2.2 精度控制

為彰顯三維激光掃描技術(shù)的實(shí)用性?xún)r(jià)值，控制點(diǎn)云數(shù)據(jù)精度是非常重要的一點(diǎn)。為此，在建筑基坑施工檢測(cè)時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)措施控制三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)精度，在保證建筑基坑施工檢測(cè)準(zhǔn)確性的同時(shí)，提升三維激光掃描技術(shù)的作用效果。在進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集時(shí)，應(yīng)利用三維激光掃描儀被測(cè)目標(biāo)表面點(diǎn)位置，保證儀器設(shè)備與被測(cè)點(diǎn)之間距離的合理性，控制外界因素對(duì)三維激光掃描效果的干擾，進(jìn)一步提升建筑基坑施工檢測(cè)精度。受被測(cè)點(diǎn)與三維激光掃描儀之間距離的影響，三維激光掃描精度并沒(méi)有達(dá)到完全統(tǒng)一的狀態(tài)。而且兩者之間距離越大，所產(chǎn)生的檢測(cè)誤差越多。這就需要將三維激光掃描儀與建筑基坑施工現(xiàn)場(chǎng)之間的距離控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，降低施工檢測(cè)中出現(xiàn)誤差的可能，有效提升建筑基坑施工檢測(cè)效果。

3 三維激光掃描技術(shù)在建筑基坑施工檢測(cè)中的應(yīng)用

3.1 現(xiàn)場(chǎng)勘查

在進(jìn)行建筑基坑施工檢測(cè)之前，需要對(duì)基坑施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施有效勘查，明確施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件和氣候變化趨勢(shì)，并制定合理的施工檢測(cè)方案，避免外界因素對(duì)建筑基坑施工檢測(cè)效果造成的影響[3]。一般來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行實(shí)地踏勘的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)建筑基坑施工現(xiàn)場(chǎng)的規(guī)模大小和支撐樁分布狀況等方面綜合分析，據(jù)此確定三維激光掃描儀的安裝位置，在提升三維激光掃描技術(shù)作用效果的同時(shí)，提升建筑基坑施工檢測(cè)效果，為后期建筑工程施工提供有效參考依據(jù)。而且不同環(huán)境下實(shí)施建筑基坑施工檢測(cè)，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息也存在很大的差異，因此，應(yīng)該在適宜的環(huán)境下開(kāi)展建筑基坑施工檢測(cè)工作。在提升三維激光掃描儀運(yùn)行效果的同時(shí)，確保建筑基坑施工檢測(cè)工作順利開(kāi)展。

3.2 點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集

多數(shù)建筑基坑施工現(xiàn)場(chǎng)土壤較硬，在建筑基坑施工時(shí)可能出現(xiàn)底面固化的現(xiàn)象。這就需要對(duì)建筑施工現(xiàn)場(chǎng)基坑底面固化平整度實(shí)施有效分析，盡可能保證相應(yīng)平整度符合建筑基坑施工標(biāo)準(zhǔn)。這不僅僅能夠降低建筑基坑施工出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的可能，對(duì)于提升三維激光掃描儀布置效果也是非常重要的一點(diǎn)。對(duì)于基坑施工范圍過(guò)大的建筑工程項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，一個(gè)三維激光掃描儀并不能完成建筑基坑施工檢測(cè)工作，這就需要對(duì)建筑基坑施工區(qū)域?qū)嵤┯行澐?，在提升三維激光掃描儀作用效果的同時(shí)，提升建筑基坑數(shù)據(jù)采集效果，借以為后期數(shù)據(jù)拼接處理提供有效參考依據(jù)。

3.3 點(diǎn)云檢測(cè)

一般來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行建筑基坑施工時(shí)還會(huì)布置一系列承重立柱，這對(duì)于提升建筑物整體承載能力和質(zhì)量起到非常重要的作用。但是過(guò)多的建筑承重立柱必然導(dǎo)致建筑基坑施工檢測(cè)效果變差，這就需要采取適當(dāng)措施對(duì)建筑基坑中承重立柱的特征和地面點(diǎn)云進(jìn)行數(shù)據(jù)提取，并在這個(gè)過(guò)程中應(yīng)用逆向工程檢測(cè)軟件，綜合處理建筑基坑施工檢測(cè)中產(chǎn)生的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。并將處理好的點(diǎn)云數(shù)據(jù)和建筑施工模型導(dǎo)入相應(yīng)軟件系統(tǒng)當(dāng)中。從建筑基坑施工檢測(cè)全局來(lái)看，這一步驟的作用在于驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)是否達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)時(shí)分析點(diǎn)云數(shù)據(jù)偏差原因，并制定針對(duì)性?xún)?yōu)化改善措施，盡可能的將點(diǎn)云數(shù)據(jù)和理論模型的偏差控制在規(guī)定的范圍內(nèi)[4]。從逆向工程檢測(cè)軟件的角度出發(fā)，明確該項(xiàng)軟件中包括多項(xiàng)檢測(cè)選項(xiàng)卡，能夠保證相關(guān)人員更加直觀的掌握點(diǎn)云數(shù)據(jù)和理論模型的偏差，同時(shí)選取更為合理的建筑基坑施工檢測(cè)方案。為彰顯三維激光掃描技術(shù)在建筑基坑施工檢測(cè)中的作用效果，可以將對(duì)齊點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型與三維激光掃描模型進(jìn)行對(duì)比分析，明確這兩種方法之間的差異和優(yōu)缺點(diǎn)，選取合理的建筑基坑施工檢測(cè)技術(shù)，避免實(shí)施建筑基坑施工檢測(cè)時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題。在提升建筑基坑施工檢測(cè)效果的同時(shí)，彰顯三維激光掃描技術(shù)的實(shí)用性?xún)r(jià)值。理論上來(lái)說(shuō)，在應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一系列色譜情況，應(yīng)對(duì)各種環(huán)境下三維激光掃描色譜分析圖實(shí)施有效分析，并按照分析結(jié)果計(jì)算各種施工檢測(cè)方法所產(chǎn)生的偏差，同時(shí)制作與建筑基坑施工檢測(cè)相關(guān)的偏差分布和標(biāo)準(zhǔn)偏差直方圖。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，了解到三維激光掃描技術(shù)具備諸多優(yōu)勢(shì)，能夠滿足建筑基坑施工檢測(cè)要求。這就需要對(duì)三維激光掃描技術(shù)的工作原理和實(shí)施步驟等方面綜合分析，按照規(guī)定的程序?qū)嵤┤S激光掃描技術(shù)。在保證三維激光掃描技術(shù)作用效果的同時(shí)，提升建筑基坑施工檢測(cè)水平。另外，相關(guān)數(shù)據(jù)表明，實(shí)施有效的建筑基坑施工檢測(cè)，還能保證相關(guān)人員對(duì)建筑基坑施工現(xiàn)狀有所了解，這對(duì)于后期建筑工程項(xiàng)目順利開(kāi)展起到無(wú)可替代的作用。

參考文獻(xiàn)：

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[2]楊林.三維激光掃描技術(shù)在建筑工程施工變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究[D].天津大學(xué)，2016.

[3]鄭金鋒，惠延波，馮蘭芳，陳艷雷.三維激光掃描技術(shù)在建筑基坑施工檢測(cè)中的應(yīng)用[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2017，39（02）：48-51.

[4]董秀軍.三維激光掃描技術(shù)及其工程應(yīng)用研究[D].成都理工大學(xué)，2007.