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激光三维扫描仪GLS-2000边坡灾害变形监测的详细资料

激光三维扫描仪GLS-2000边坡灾害变形监测

      针对滑坡灾害变形,利用三维激光扫描仪采用非接触测量方式对效应靶形变量的测量方法,监测滑坡体的位移量。结果表明,三维激光扫描仪可以对滑坡体变形进行有效监测,分析了滑坡体在强降雨下土层饱和后的变形量,精度达到毫米级。

关键词:滑坡,变形,三维激光扫描

激光三维扫描仪GLS-2000边坡灾害变形监测

1.三维激光扫描技术
三维激光扫描技术又称“三维实景复制技术”,它可以深入到任何复杂的现场环境及空间中进行扫描操作,并直接将各种大型的、复杂的、不规则、标准或非标准等实体或实景的三维数据完整地采集到电脑中,进而快速重构出目标的三维模型及线、面、体、空间等各种制图数据,同时,它所采集的三维激光点云数据还可进行各种后处理工作(如测绘、计量、分析、仿真、模拟、展示、监测、虚拟现实等),它是各种正向工程工具的对称应用工具,即逆向工程工具。所有采集的三维点云数据及三维建模数据都可以通过标准接口格式转换给各种正向工程软件直接使用。
 三维激光扫描仪现在分相位激光和脉冲激光技术两种,其原理是激光测距,并在空间形成横向和纵向的测量,计算出被测量点与扫描仪中心的相对位置,并得出立坐标(X,Y,Z),给予每个坐标一个点的图形符号,在计算机中以点符号显示,形成云状三维模型,故而称为点云数据(点云),可以称其为多点式的全站仪。
2. TOPCON GLS-2000 三维激光扫描仪


                                    图 1 TOPCON GLS-2000 三维激光扫描

2.1. 技术参数

  • 扫描距离:500m
  • 市场角:360×270
  • 相机参数 5M 像素*2 个 (170°/8.9°)
  • 激光等级 3R (高速模式/标准模式 )/1M(安全模式)

2.2 TOPCON GLS-2000 特点

  •  一体化设计
  •  全景扫描
  •  内置双相机
  •  可扫描棱镜
  •  二次回波
  •  内置两种激光
  •  自动量测仪器高
  •  支持多种点云拼接方式后视定向

3、滑坡体数据监测采集
滑坡位于北京市丰台区王佐镇西庄店村后甫营路东北侧,坐标为 N:39°50′58.9″,E:116°5′15.1″。滑坡距离景区售票处仅 500m,距离后甫营村仅 280m。滑坡体上方为山坡林地,下方为千灵山风景区的停车场(目前未使用)。滑坡距离王佐镇镇约 7.5km,有后甫营路、沙羊路、大灰厂路等通往镇中心及市区,距离西六环约 2.6km。
3.1 在滑坡体对面山体建立控制点
选择稳定基岩,选用不锈钢材料进行混凝土浇筑。
3.2 次利用 TOPCON GLS-2000 三 维
激光扫描仪对滑坡体进行数据采集将扫描仪架设在控制点上,利用 TOPCONGLS-2000 三维激光扫描仪后视定向功能进行坐标系统确立。设置扫描密度及扫描范围进行点云数据获取。
4、滑坡体特征
4.1 表面特征

通过调查发现,滑坡主滑方向约 176°,后缘裂缝上部稳定基岩出露,产状为 177°∠14°,总体平面形态呈“圈椅状”,下陡中缓上陡,滑坡体坡度约为 20°-30°,主滑方向与岩层倾向基本*,属于顺层滑坡。滑坡西侧山体出露基岩产状 164°∠37°,东侧山体出露基岩产状 125°∠21°,滑坡体东侧紧邻一条冲沟,冲沟底部页岩出露,基岩产状 226°∠65°。
滑坡后缘出现拉张裂缝,总长约 110m,总体走向约45°,后缘大裂缝深度约2.3m,大裂缝宽度约 50cm,发育有近东西向节理裂隙 5 条,近南北向垂直节理 3 条(照片 1),出现滑坡壁,滑坡壁坡度约 70°,后缘裂缝上部出现较少与滑动壁平行裂缝,后缘裂缝有向上发展趋势。
照片 1 滑坡后缘两组节理裂隙垂直相交滑坡体中部距后缘约 47m 及 57m 处出现两条较大裂缝,大宽度约 25cm,总长约55m,上部裂缝总体走向约为 30°,下部裂缝呈圆弧状展布,沿此两条裂缝出现数十条发散状裂缝,与其呈相交关系,并且滑坡体上大量片石树坑出现拉裂。滑坡前缘形成鼓丘,出现剪出口,剪出口上部形成多条放射状及羽状裂缝,大宽度约 20cm,鼓丘下方,出现 4 条溢出水流。
4.2 结构特征
通过野外调查天然出露的地层及搜集相关资料,认为该滑坡类型属于岩质滑坡。地层主要为第四系松散堆积层及石炭系地层,其中第四系主要为残坡积物,成分为碎石土,石炭系地层岩性主要为泥岩、页岩、千枚岩等。
根据岩性及结构特点,滑坡物质组成自上而下可分为两层:
(1)碎石土
分布于滑坡体中下部,主要为残坡积物,碎石土结构松散,透水性较好,沿着斜坡方向自上而下厚度逐渐增加,厚度较大。
(2)页岩
滑坡体表层页岩风化严重,为中风化~强风化,呈层状,主要为灰黑色或表层呈暗红色,层面之间结合力较低,岩层产状较缓,基岩产状 177°∠14°,层理发育,韵律细微,岩石构造节理、劈理发育,易破裂,沿层面剥离严重。滑坡后缘发育有近东西向节理裂隙 5 条,近南北向垂直节理 3 条,后缘出现滑坡壁,多为陡倾角。滑坡壁坡度约70°

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