三維激光掃描技術(shù)在建筑基坑施工檢測中的應(yīng)用

任凌雲(yún)

摘要：基坑施工作為建筑工程施工的重點，保證基坑施工質(zhì)量，對于提升整個建筑物質(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?shù)募夹g(shù)手段進行建筑基坑施工檢測，及時處理建筑基坑施工時存在的問題，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)進行深入分析，了解該項技術(shù)手段和作用效果，加深相關(guān)人員對這項技術(shù)手段的了解，以保證該項技術(shù)在建筑基坑施工檢測中發(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；應(yīng)用

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

中圖分類號：TB22 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）26-0235-02

0 引言

在對三維激光掃描技術(shù)進行深入分析的過程中，明確應(yīng)用這一技術(shù)手段可以獲取準確的激光掃描數(shù)據(jù)，將相應(yīng)數(shù)據(jù)信息輸入到可視化系統(tǒng)當中，能夠獲取準確的三維激光掃描圖像。為檢測人員帶來更直觀的體驗。從建筑基坑施工檢測的角度出發(fā)，應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)能夠提升建筑基坑測繪的準確性，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中發(fā)揮自身最大的作用，必須對地面三維激光操作系統(tǒng)實施深入剖析，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)，明確該項系統(tǒng)中包含三維激光掃描儀、點云數(shù)據(jù)處理平臺、電源和其他配件[1]。其中三維激光掃描儀和點云數(shù)據(jù)處理平臺能夠?qū)崿F(xiàn)建筑基坑施工現(xiàn)場掃描和數(shù)據(jù)處理的目的，確保相關(guān)人員對建筑基坑施工現(xiàn)場環(huán)境和施工效果等方面有一個全面的了解。對于三維激光掃描儀來說，其中還涉及激光測距系統(tǒng)和激光掃描系統(tǒng)，應(yīng)用這兩項系統(tǒng)能夠利用儀器設(shè)備所發(fā)射的激光開展工程測距和掃描工作。從激光測距的角度出發(fā)，在開展相應(yīng)工作時，必須保證三維激光掃描系統(tǒng)安置在合理的位置，降低外在因素對相關(guān)設(shè)備造成的影響，保證三維測距結(jié)果的準確性。

在應(yīng)用三維激光掃描設(shè)備進行物體掃描時，掃描設(shè)備上安裝的同步反射鏡會自發(fā)旋轉(zhuǎn)，在這個過程中相應(yīng)物體表面就會被儀器設(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)出到被測物體以及返回儀器的時間可以推斷出三維激光掃描儀距離被測物體之間的距離。而且通過距離檢測能夠提升被測物體三維激光的合理性，進一步計算出被測物體表面點云數(shù)據(jù)。

2 點云數(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)用過程時會受到多方面外在因素的干擾，必然導(dǎo)致三維激光測量過程中出現(xiàn)點云數(shù)據(jù)誤差，這對于建筑基坑施工檢測效果也有很大的影響。這就需要對點云數(shù)據(jù)誤差實施有效分析，并根據(jù)分析結(jié)果制定合理的優(yōu)化措施。對于三維掃描系統(tǒng)來說，常見誤差主要包括系統(tǒng)誤差和偶然誤差。對于系統(tǒng)誤差來說，主要是由三維激光掃描系統(tǒng)布置不合理導(dǎo)致的，這一誤差會造成掃描坐標數(shù)據(jù)不準，影響物體檢測精度。對于偶然誤差來說，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行效果，對于建筑基坑施工檢測水平也有很大的影響。為此，在應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)進行建筑基坑施工檢測時，必須對各類點云數(shù)據(jù)誤差實施有效分析，并制定合理的質(zhì)量控制措施，在提升點云數(shù)據(jù)準確性的同時，保證建筑基坑施工檢測效果符合我國建筑行業(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時出現(xiàn)點云數(shù)據(jù)誤差，應(yīng)從以下幾個方面出發(fā)：第一，在開展建筑基坑施工檢測工作之前，相關(guān)人員應(yīng)按照基坑施工檢測要求和儀器設(shè)備激光發(fā)射頻率等方面進行三維激光掃描儀布置，同時保證測距和測角符合建筑基坑施工檢測要求，從而控制該項檢測工作在實施過程中出現(xiàn)點云數(shù)據(jù)誤差[2]。第二，在應(yīng)用三維激光掃描儀實施物體測繪之前，應(yīng)合理規(guī)劃建筑基坑施工監(jiān)測方案，有效提升三維激光掃描的合理性，降低測站點變更幅度，從而實現(xiàn)減少點云數(shù)據(jù)誤差的目的。第三，對于施工范圍過大的工程項目來說，在進行三維激光掃描工作時，可以適當?shù)目s短儀器設(shè)備與被測點之間的距離，控制外在因素對三維激光掃描效果造成的影響。同時還可以應(yīng)用垂直掃描技術(shù)，確定掃描點位置，提升建筑基坑施工檢測效果。

2.2 精度控制

為彰顯三維激光掃描技術(shù)的實用性價值，控制點云數(shù)據(jù)精度是非常重要的一點。為此，在建筑基坑施工檢測時，應(yīng)采取適當措施控制三維激光點云數(shù)據(jù)精度，在保證建筑基坑施工檢測準確性的同時，提升三維激光掃描技術(shù)的作用效果。在進行施工現(xiàn)場點云數(shù)據(jù)采集時，應(yīng)利用三維激光掃描儀被測目標表面點位置，保證儀器設(shè)備與被測點之間距離的合理性，控制外界因素對三維激光掃描效果的干擾，進一步提升建筑基坑施工檢測精度。受被測點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有達到完全統(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)場之間的距離控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，降低施工檢測中出現(xiàn)誤差的可能，有效提升建筑基坑施工檢測效果。

3 三維激光掃描技術(shù)在建筑基坑施工檢測中的應(yīng)用

3.1 現(xiàn)場勘查

在進行建筑基坑施工檢測之前，需要對基坑施工現(xiàn)場實施有效勘查，明確施工現(xiàn)場地質(zhì)條件和氣候變化趨勢，并制定合理的施工檢測方案，避免外界因素對建筑基坑施工檢測效果造成的影響[3]。一般來說，在進行實地踏勘的過程中，應(yīng)對建筑基坑施工現(xiàn)場的規(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，提升建筑基坑施工檢測效果，為后期建筑工程施工提供有效參考依據(jù)。而且不同環(huán)境下實施建筑基坑施工檢測，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)境下開展建筑基坑施工檢測工作。在提升三維激光掃描儀運行效果的同時，確保建筑基坑施工檢測工作順利開展。

3.2 點云數(shù)據(jù)采集

多數(shù)建筑基坑施工現(xiàn)場土壤較硬，在建筑基坑施工時可能出現(xiàn)底面固化的現(xiàn)象。這就需要對建筑施工現(xiàn)場基坑底面固化平整度實施有效分析，盡可能保證相應(yīng)平整度符合建筑基坑施工標準。這不僅僅能夠降低建筑基坑施工出現(xiàn)質(zhì)量問題的可能，對于提升三維激光掃描儀布置效果也是非常重要的一點。對于基坑施工范圍過大的建筑工程項目來說，一個三維激光掃描儀并不能完成建筑基坑施工檢測工作，這就需要對建筑基坑施工區(qū)域?qū)嵤┯行澐郑谔嵘S激光掃描儀作用效果的同時，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 點云檢測

一般來說，在進行建筑基坑施工時還會布置一系列承重立柱，這對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。但是過多的建筑承重立柱必然導(dǎo)致建筑基坑施工檢測效果變差，這就需要采取適當措施對建筑基坑中承重立柱的特征和地面點云進行數(shù)據(jù)提取，并在這個過程中應(yīng)用逆向工程檢測軟件，綜合處理建筑基坑施工檢測中產(chǎn)生的點云數(shù)據(jù)。并將處理好的點云數(shù)據(jù)和建筑施工模型導(dǎo)入相應(yīng)軟件系統(tǒng)當中。從建筑基坑施工檢測全局來看，這一步驟的作用在于驗證現(xiàn)場采集點云數(shù)據(jù)是否達到相應(yīng)標準，實時分析點云數(shù)據(jù)偏差原因，并制定針對性優(yōu)化改善措施，盡可能的將點云數(shù)據(jù)和理論模型的偏差控制在規(guī)定的范圍內(nèi)[4]。從逆向工程檢測軟件的角度出發(fā)，明確該項軟件中包括多項檢測選項卡，能夠保證相關(guān)人員更加直觀的掌握點云數(shù)據(jù)和理論模型的偏差，同時選取更為合理的建筑基坑施工檢測方案。為彰顯三維激光掃描技術(shù)在建筑基坑施工檢測中的作用效果，可以將對齊點云數(shù)據(jù)模型與三維激光掃描模型進行對比分析，明確這兩種方法之間的差異和優(yōu)缺點，選取合理的建筑基坑施工檢測技術(shù)，避免實施建筑基坑施工檢測時出現(xiàn)問題。在提升建筑基坑施工檢測效果的同時，彰顯三維激光掃描技術(shù)的實用性價值。理論上來說，在應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)時還會產(chǎn)生一系列色譜情況，應(yīng)對各種環(huán)境下三維激光掃描色譜分析圖實施有效分析，并按照分析結(jié)果計算各種施工檢測方法所產(chǎn)生的偏差，同時制作與建筑基坑施工檢測相關(guān)的偏差分布和標準偏差直方圖。

4 結(jié)語

綜上所述，了解到三維激光掃描技術(shù)具備諸多優(yōu)勢，能夠滿足建筑基坑施工檢測要求。這就需要對三維激光掃描技術(shù)的工作原理和實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，提升建筑基坑施工檢測水平。另外，相關(guān)數(shù)據(jù)表明，實施有效的建筑基坑施工檢測，還能保證相關(guān)人員對建筑基坑施工現(xiàn)狀有所了解，這對于后期建筑工程項目順利開展起到無可替代的作用。

參考文獻：

[1]沈劍.三維激光掃描重建技術(shù)探討與分析[D].東華理工大學，2012.

[2]楊林.三維激光掃描技術(shù)在建筑工程施工變形監(jiān)測中的應(yīng)用研究[D].天津大學，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中的應(yīng)用[J].制造業(yè)自動化，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，2007.