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激光三維掃描儀GLS-2000邊坡災害變形監測的詳細資料

激光三維掃描儀GLS-2000邊坡災害變形監測

      針對滑坡災害變形,利用三維激光掃描儀采用非接觸測量方式對效應靶形變量的測量方法,監測滑坡體的位移量。結果表明,三維激光掃描儀可以對滑坡體變形進行有效監測,分析了滑坡體在強降雨下土層飽和後的變形量,精度達到毫米級。

關鍵詞:滑坡,變形,三維激光掃描

激光三維掃描儀GLS-2000邊坡災害變形監測

1.三維激光掃描技術
三維激光掃描技術又稱“三維實景複制技術”,它可以深入到任何複雜的現場環境及空間中進行掃描操作,并直接将各種大型的、複雜的、不規則、标準或非标準等實體或實景的三維數據完整地采集到電腦中,進而快速重構出目标的三維模型及線、面、體、空間等各種制圖數據,同時,它所采集的三維激光點雲數據還可進行各種後處理工作(如測繪、計量、分析、仿真、模拟、展示、監測、虛拟現實等),它是各種正向工程工具的對稱應用工具,即逆向工程工具。所有采集的三維點雲數據及三維建模數據都可以通過标準接口格式轉換給各種正向工程軟件直接使用。
 三維激光掃描儀現在分相位激光和脈沖激光技術兩種,其原理是激光測距,并在空間形成橫向和縱向的精确測量,計算出被測量點與掃描儀中心的相對位置,并得出獨立坐标(X,Y,Z),給予每個坐标一個點的圖形符号,在計算機中以點符号顯示,形成雲狀三維模型,故而稱為點雲數據(點雲),可以稱其為多點式的全站儀。
2. TOPCON GLS-2000 三維激光掃描儀


                                    圖 1 TOPCON GLS-2000 三維激光掃描

2.1. 技術參數

  • 掃描距離:500m
  • 市場角:360×270
  • 相機參數 5M 像素*2 個 (170°/8.9°)
  • 激光等級 3R (高速模式/标準模式 )/1M(安全模式)

2.2 TOPCON GLS-2000 特點

  •  一體化設計
  •  全景掃描
  •  内置雙相機
  •  可掃描棱鏡
  •  二次回波
  •  内置兩種激光
  •  自動量測儀器高
  •  支持多種點雲拼接方式後視定向

3、滑坡體數據監測采集
滑坡位于北京市豐台區王佐鎮西莊店村後甫營路東北側,坐标為 N:39°50′58.9″,E:116°5′15.1″。滑坡距離景區售票處僅 500m,距離後甫營村僅 280m。滑坡體上方為山坡林地,下方為千靈山風景區的停車場(目前未使用)。滑坡距離王佐鎮鎮約 7.5km,有後甫營路、沙羊路、大灰廠路等通往鎮中心及市區,距離西六環約 2.6km。
3.1 在滑坡體對面山體建立控制點
選擇穩定基岩,選用不鏽鋼材料進行混凝土澆築。
3.2 首次利用 TOPCON GLS-2000 三 維
激光掃描儀對滑坡體進行數據采集将掃描儀架設在控制點上,利用 TOPCONGLS-2000 三維激光掃描儀後視定向功能進行坐标系統确立。設置掃描密度及掃描範圍進行點雲數據獲取。
4、滑坡體特征
4.1 表面特征

通過調查發現,滑坡主滑方向約 176°,後緣裂縫上部穩定基岩出露,産狀為 177°∠14°,總體平面形态呈“圈椅狀”,下陡中緩上陡,滑坡體坡度約為 20°-30°,主滑方向與岩層傾向基本一緻,屬于順層滑坡。滑坡西側山體出露基岩産狀 164°∠37°,東側山體出露基岩産狀 125°∠21°,滑坡體東側緊鄰一條沖溝,沖溝底部頁岩出露,基岩産狀 226°∠65°。
滑坡後緣出現拉張裂縫,總長約 110m,總體走向約45°,後緣最大裂縫深度約2.3m,最大裂縫寬度約 50cm,發育有近東西向節理裂隙 5 條,近南北向垂直節理 3 條(照片 1),出現滑坡壁,滑坡壁坡度約 70°,後緣裂縫上部出現較少與滑動壁平行裂縫,後緣裂縫有向上發展趨勢。
照片 1 滑坡後緣兩組節理裂隙垂直相交滑坡體中部距後緣約 47m 及 57m 處出現兩條較大裂縫,最大寬度約 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,沿此兩條裂縫出現數十條發散狀裂縫,與其呈相交關系,并且滑坡體上大量片石樹坑出現拉裂。滑坡前緣形成鼓丘,出現剪出口,剪出口上部形成多條放射狀及羽狀裂縫,最大寬度約 20cm,鼓丘下方,出現 4 條溢出水流。
4.2 結構特征
通過野外調查天然出露的地層及搜集相關資料,認為該滑坡類型屬于岩質滑坡。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,石炭系地層岩性主要為泥岩、頁岩、千枚岩等。
根據岩性及結構特點,滑坡物質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,碎石土結構松散,透水性較好,沿着斜坡方向自上而下厚度逐漸增加,厚度較大。
(2)頁岩
滑坡體表層頁岩風化嚴重,為中風化~強風化,呈層狀,主要為灰黑色或表層呈暗紅色,層面之間結合力較低,岩層産狀較緩,基岩産狀 177°∠14°,層理發育,韻律細微,岩石構造節理、劈理發育,易破裂,沿層面剝離嚴重。滑坡後緣發育有近東西向節理裂隙 5 條,近南北向垂直節理 3 條,後緣出現滑坡壁,多為陡傾角。滑坡壁坡度約70°

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