三维激光扫描技术在建筑基坑施工检测中的应用

任凌雲

摘要：基坑施工作为建筑工程施工的重点，保证基坑施工质量，对于提升整个建筑物质量和安全性起到非常重要的作用。为此，在建筑基坑施工完成之后，应采取适当的技术手段进行建筑基坑施工检测，及时处理建筑基坑施工时存在的问题，全面提升建筑基坑整体质量。本文就三维激光扫描技术进行深入分析，了解该项技术手段和作用效果，加深相关人员对这项技术手段的了解，以保证该项技术在建筑基坑施工检测中发挥自身最大的作用。

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.

關键词： 三维激光扫描技术；建筑基坑；施工检测；应用

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

中图分类号：TB22 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）26-0235-02

0 引言

在对三维激光扫描技术进行深入分析的过程中，明确应用这一技术手段可以获取准确的激光扫描数据，将相应数据信息输入到可视化系统当中，能够获取准确的三维激光扫描图像。为检测人员带来更直观的体验。从建筑基坑施工检测的角度出发，应用三维激光扫描技术能够提升建筑基坑测绘的准确性，借以获取高精度数字模型。方便施工人员更好的了解建筑基坑施工中的缺陷，同时制定合理的优化措施。

1 三维激光扫描技术的工作原理

为保证三维激光扫描技术在建筑基坑施工检测中发挥自身最大的作用，必须对地面三维激光操作系统实施深入剖析，明确该操作系统的组成成分，以方便施工检测人员更加灵活的操作相应系统。从地面三维激光操作系统的角度出发，明确该项系统中包含三维激光扫描仪、点云数据处理平台、电源和其他配件[1]。其中三维激光扫描仪和点云数据处理平台能够实现建筑基坑施工现场扫描和数据处理的目的，确保相关人员对建筑基坑施工现场环境和施工效果等方面有一个全面的了解。对于三维激光扫描仪来说，其中还涉及激光测距系统和激光扫描系统，应用这两项系统能够利用仪器设备所发射的激光开展工程测距和扫描工作。从激光测距的角度出发，在开展相应工作时，必须保证三维激光扫描系统安置在合理的位置，降低外在因素对相关设备造成的影响，保证三维测距结果的准确性。

在应用三维激光扫描设备进行物体扫描时，扫描设备上安装的同步反射镜会自发旋转，在这个过程中相应物体表面就会被仪器设备所发放的激光依次扫描，提升物体扫描效果，确保相关人员对物体外观结构和空间模型等方面有所掌握。从激光发出到被测物体以及返回仪器的时间可以推断出三维激光扫描仪距离被测物体之间的距离。而且通过距离检测能够提升被测物体三维激光的合理性，进一步计算出被测物体表面点云数据。

2 点云数据的误差分析与精度控制

2.1 误差分析

由于三维激光扫描技术在应用过程时会受到多方面外在因素的干扰，必然导致三维激光测量过程中出现点云数据误差，这对于建筑基坑施工检测效果也有很大的影响。这就需要对点云数据误差实施有效分析，并根据分析结果制定合理的优化措施。对于三维扫描系统来说，常见误差主要包括系统误差和偶然误差。对于系统误差来说，主要是由三维激光扫描系统布置不合理导致的，这一误差会造成扫描坐标数据不准，影响物体检测精度。对于偶然误差来说，是在外界因素干扰下所产生的误差，这种误差不仅仅影响三维激光扫描的运行效果，对于建筑基坑施工检测水平也有很大的影响。为此，在应用三维激光扫描技术进行建筑基坑施工检测时，必须对各类点云数据误差实施有效分析，并制定合理的质量控制措施，在提升点云数据准确性的同时，保证建筑基坑施工检测效果符合我国建筑行业发展需求。

为降低三维激光扫描技术在建筑基坑施工检测时出现点云数据误差，应从以下几个方面出发：第一，在开展建筑基坑施工检测工作之前，相关人员应按照基坑施工检测要求和仪器设备激光发射频率等方面进行三维激光扫描仪布置，同时保证测距和测角符合建筑基坑施工检测要求，从而控制该项检测工作在实施过程中出现点云数据误差[2]。第二，在应用三维激光扫描仪实施物体测绘之前，应合理规划建筑基坑施工监测方案，有效提升三维激光扫描的合理性，降低测站点变更幅度，从而实现减少点云数据误差的目的。第三，对于施工范围过大的工程项目来说，在进行三维激光扫描工作时，可以适当的缩短仪器设备与被测点之间的距离，控制外在因素对三维激光扫描效果造成的影响。同时还可以应用垂直扫描技术，确定扫描点位置，提升建筑基坑施工检测效果。

2.2 精度控制

为彰显三维激光扫描技术的实用性价值，控制点云数据精度是非常重要的一点。为此，在建筑基坑施工检测时，应采取适当措施控制三维激光点云数据精度，在保证建筑基坑施工检测准确性的同时，提升三维激光扫描技术的作用效果。在进行施工现场点云数据采集时，应利用三维激光扫描仪被测目标表面点位置，保证仪器设备与被测点之间距离的合理性，控制外界因素对三维激光扫描效果的干扰，进一步提升建筑基坑施工检测精度。受被测点与三维激光扫描仪之间距离的影响，三维激光扫描精度并没有达到完全统一的状态。而且两者之间距离越大，所产生的检测误差越多。这就需要将三维激光扫描仪与建筑基坑施工现场之间的距离控制在规定的范围内，降低施工检测中出现误差的可能，有效提升建筑基坑施工检测效果。

3 三维激光扫描技术在建筑基坑施工检测中的应用

3.1 现场勘查

在进行建筑基坑施工检测之前，需要对基坑施工现场实施有效勘查，明确施工现场地质条件和气候变化趋势，并制定合理的施工检测方案，避免外界因素对建筑基坑施工检测效果造成的影响[3]。一般来说，在进行实地踏勘的过程中，应对建筑基坑施工现场的规模大小和支撑桩分布状况等方面综合分析，据此确定三维激光扫描仪的安装位置，在提升三维激光扫描技术作用效果的同时，提升建筑基坑施工检测效果，为后期建筑工程施工提供有效参考依据。而且不同环境下实施建筑基坑施工检测，所产生的数据信息也存在很大的差异，因此，应该在适宜的环境下开展建筑基坑施工检测工作。在提升三维激光扫描仪运行效果的同时，确保建筑基坑施工检测工作顺利开展。

3.2 点云数据采集

多数建筑基坑施工现场土壤较硬，在建筑基坑施工时可能出现底面固化的现象。这就需要对建筑施工现场基坑底面固化平整度实施有效分析，尽可能保证相应平整度符合建筑基坑施工标准。这不仅仅能够降低建筑基坑施工出现质量问题的可能，对于提升三维激光扫描仪布置效果也是非常重要的一点。对于基坑施工范围过大的建筑工程项目来说，一个三维激光扫描仪并不能完成建筑基坑施工检测工作，这就需要对建筑基坑施工区域实施有效划分，在提升三维激光扫描仪作用效果的同时，提升建筑基坑数据采集效果，借以为后期数据拼接处理提供有效参考依据。

3.3 点云检测

一般来说，在进行建筑基坑施工时还会布置一系列承重立柱，这对于提升建筑物整体承载能力和质量起到非常重要的作用。但是过多的建筑承重立柱必然导致建筑基坑施工检测效果变差，这就需要采取适当措施对建筑基坑中承重立柱的特征和地面点云进行数据提取，并在这个过程中应用逆向工程检测软件，综合处理建筑基坑施工检测中产生的点云数据。并将处理好的点云数据和建筑施工模型导入相应软件系统当中。从建筑基坑施工检测全局来看，这一步骤的作用在于验证现场采集点云数据是否达到相应标准，实时分析点云数据偏差原因，并制定针对性优化改善措施，尽可能的将点云数据和理论模型的偏差控制在规定的范围内[4]。从逆向工程检测软件的角度出发，明确该项软件中包括多项检测选项卡，能够保证相关人员更加直观的掌握点云数据和理论模型的偏差，同时选取更为合理的建筑基坑施工检测方案。为彰显三维激光扫描技术在建筑基坑施工检测中的作用效果，可以将对齐点云数据模型与三维激光扫描模型进行对比分析，明确这两种方法之间的差异和优缺点，选取合理的建筑基坑施工检测技术，避免实施建筑基坑施工检测时出现问题。在提升建筑基坑施工检测效果的同时，彰显三维激光扫描技术的实用性价值。理论上来说，在应用三维激光扫描技术时还会产生一系列色谱情况，应对各种环境下三维激光扫描色谱分析图实施有效分析，并按照分析结果计算各种施工检测方法所产生的偏差，同时制作与建筑基坑施工检测相关的偏差分布和标准偏差直方图。

4 结语

综上所述，了解到三维激光扫描技术具备诸多优势，能够满足建筑基坑施工检测要求。这就需要对三维激光扫描技术的工作原理和实施步骤等方面综合分析，按照规定的程序实施三维激光扫描技术。在保证三维激光扫描技术作用效果的同时，提升建筑基坑施工检测水平。另外，相关数据表明，实施有效的建筑基坑施工检测，还能保证相关人员對建筑基坑施工现状有所了解，这对于后期建筑工程项目顺利开展起到无可替代的作用。

参考文献：

[1]沈剑.三维激光扫描重建技术探讨与分析[D].东华理工大学，2012.

[2]杨林.三维激光扫描技术在建筑工程施工变形监测中的应用研究[D].天津大学，2016.

[3]郑金锋，惠延波，冯兰芳，陈艳雷.三维激光扫描技术在建筑基坑施工检测中的应用[J].制造业自动化，2017，39（02）：48-51.

[4]董秀军.三维激光扫描技术及其工程应用研究[D].成都理工大学，2007.