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地面三维激光技术在大桥监测中的应用_典型案例_**桥梁网
- 发布日期：2023-04-06 14:03:03
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- 来源：灌浆料网
1、引言
重庆是山地城市，沟谷、河流纵横，被誉为桥梁之都，它们的安全运营、使用直接关系到人民的安全及出行。为提高变形监测效率，降低安全隐患，避免监测目标的损伤，获取更多的大桥体的变化信息，将地面三维激光扫描技术引入到桥梁变形监测领域，具有极大的现实意义。我院一直对长江和嘉陵江上的十多座桥梁进行安全监测测，每次监测投入的人力较多，时间长，安全隐患大。本文以李家沱大桥2号塔柱的变形监测为例，从激光扫描测量仪器设备的精度测试、数据后处理的理论与方法、误差的成因及影响，讨论了三维激光扫描技术应用在变形监测领域内的可行性、技术优势和存在的问题，从而进一步推动三维激光扫描技术在测绘领域的应用。
2、地面三维激光扫描测量工作原理与特点
2.1工作原理
激光扫描仪的测距方法是根据光学三角测量的原理，以激光作为光源，通过扫描仪内的发射装置，将激光束投射到被测物体表面，并采用光电敏感元件在另一位置接收激光的反射能量，通过测量每个激光脉冲，从发出经被测物表面再返回仪器所经过的
时间或相位差，计算出激光扫描仪到物体扫描点之间的距离值S和反射强度I，α、θ和S被用来计算激光打在被测物体上的扫描点的三维坐标（见公式1），扫描点的反射强度I则用来给反射点匹配颜色。这样就能够获取被测对象表面每个采样点的空间立体坐标，从而得到被测对象的离散采样点集合，即激光点云。α、θ的大小由扫描控制模块控制，反映的是分辨率。因此，扫描仪根据应用目的不同，选择距离S和角分辨率，角值越小，点云越多，模型更精细，纹理更清晰。
2.2地面三维激光扫描技术的特点：
（1）测量速度快、效率高，**高达5000点秒；
（2）信息量丰富，以大量的点云坐标代表监测体，且带有建筑体表的纹理信息；
（3）测量的准确性高，精度根据仪器型号、距离远近、反射面的反射程度不同而有差异，能满足10mm-0.003mm的精度；
（4）非接触测量，有利于保护被测物体，无需埋点，节省资金和时间，减少了安置反射标志带来的安全隐患；
采用地面三维激光扫描技术能够快速、连续、自动地获取高精度、高密度的三维数据，获得的三维点云具有广泛的应用性。
3、地面三维激光扫描测量
3.1仪器选择及可行性分析
大桥主桥塔柱距江岸桥台远近不一，根据重庆长江李家沱塔柱顶距桥面有117米，2塔柱距按岸边距离224米，选择了天宝公司的TrimbleFX3D扫描仪，该仪器**大测程为350m，在100m内其点间距为2.5mm，200米内单点精度6.5mm，模型化后一般能够达到2mm的点位精度。在进行扫描测量前对TrimbleFX3D扫描仪的测距精度进行了测试。
由表1可知，在50米内，扫描精度能满足一级变形精度要求，在150米内能满足二级变形精度要求，220米内能满足三级变形精度要求，300米附近只能用于变形量较大的监测对象，能反映出监测体的变化趋势。
