一种用于快速监测高面板堆石坝挤压边墙变形的方法

摘要

一种用于快速监测高面板堆石坝挤压边墙变形的方法，该方法包括以下步骤：步骤1：监测前准备与数据采集；步骤2：基于步骤1采集的点云数据进行处理分析，采用surfer软件绘制挤压边墙相对变形图，即实现高面板堆石坝挤压边墙变形的快速监测。本发明提供的一种用于快速监测高面板堆石坝挤压边墙变形的方法，可以解决传统监测手段复杂、费时费力、精度低、实效性差等缺点，数据采集效率高、数据获取速度快、数据分辨率高。

主权项

一种用于快速监测高面板堆石坝挤压边墙变形的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1：监测前准备与数据采集，具体如下：步骤1‑1：监测基点布设：选择坝体上游围堰左右两岸沉降可忽略的区域分别布设2个监测基点；步骤1‑2：测站选取：考虑现场的地形、交通等因素，根据扫描目标的范围、规模、地形起伏，选取比较安全、通视良好、沉降相对稳定的测站点，测站数≤3站；步骤1‑3：控制标靶布置：将控制标靶布置在测站扫描的公共区域范围，布置于两相邻测站扫描仪都能识别标靶中心的位置；同一区域布置的控制标靶数量≥3个；所有标靶位置不处于同一条直线上；步骤1‑4：扫描仪架站：在步骤1‑2选取的测站处，架设测量型三脚架，将扫描仪架设于测量型三脚架上方，整平后进行扫描操作；步骤1‑5：扫描仪扫描：基于上游围堰左右两岸布设的2个监测基点，采用三维激光扫描仪从右岸向左岸或者从左岸到右岸逐一进行扫描；步骤1‑6：控制点匹配：在步骤1‑5中逐站扫描的挤压边墙表面点云数据是测站左右两侧控制标靶下的点云数据，将不同测站对应的控制标靶扫描的点云数据进行配准，即基于左右两岸的监测基点配准坐标系，使之处于同一坐标系下；步骤1‑7：根据现场工程施工进度，从面板堆石坝填筑施工至临时度汛断面时开始进行第一期扫描，之后每期按照每填筑10m～25m的高度，在同样的扫描测站位置，采用三维激光扫描仪对高面板堆石坝挤压边墙表面分别进行第二期扫描、第三期扫描…第N期扫描，N≥2，直至分析计算得到施工期的挤压边墙表面变形稳定时停止扫描，这样就得到N期点云数据，N≥2；步骤2：基于步骤1采集的点云数据进行处理分析，具体如下：步骤2‑1：点云数据的标靶自动拼接：利用三维激光扫描仪配套的软件支持标靶自动拼接的特性，导入数据后，利用扫描时的独立标靶，软件在相邻扫描仪站点之间自动添加约束条件，自动进行高精度拼接，并生成站与站之间的拼接报告，帮助控制拼接误差；步骤2‑2：点云数据的坐标转换将步骤1‑7中获得的一期扫描的控制点位坐标，通过仪器高度的去除计算之后，以文本文件的方式导入步骤1‑7中获得的第二期扫描数据中，二期扫描数据以控制点位进行坐标校准，可将两期扫描数据配准到一个坐标系下，方便后期的点云数据比较，同理将步骤1‑7中获得的第N期，N≥3，扫描数据与第一期扫描数据匹配到同一个坐标系下；步骤2‑3：点云数据的过滤通过配套Cyclone软件将多余的扫描数据和噪声通过软件功能进行剔除，保留用于后续点云数据的分析；步骤2‑4：通过对每期点云数据进行步骤2‑1、步骤2‑2及步骤2‑3处理后，再由专业软件3DReshaper建模分析，接着计算第二期点云数据坐标(X₂，Y₂，Z₂)与第一期点云数据坐标(X₁,Y₁,Z₁)的差值，第三期点云数据坐标(X₃，Y₃，Z₃)与第一期点云数据坐标(X₁,Y₁,Z₁)的差值…第N期(N≥2)点云数据坐标(X_n,Y_n,Z_n)与第一期点云数据坐标(X₁,Y₁,Z₁)的差值，得到高面板堆石坝挤压边墙的变形信息，即挤压边墙第二期、…第N期，N≥2，分别与第一期的相对变形量(X₂‑X₁,Y₂‑Y₁,Z₂‑Z₁)、…(X_n‑X₁,Y_n‑Y₁,Z_n‑Z₁)，然后采用surfer软件绘制挤压边墙相对变形图，即实现高面板堆石坝挤压边墙变形的快速监测。