地质灾害地面三维激光扫描监测贯标

地质灾害地面三维激光扫描监测技术规程

2一、三维激光扫描技术介绍三、规程主要内容四、崩滑灾害监测案例提纲二、规程编制单位扫描应用情况3一、三维激光扫描技术介绍4一、三维激光扫描技术三维激光扫描技术是一种先进的全自动无接触高密度立体扫描技术，又称为“实景复制技术”，能够获取目标物体表部空间几何特征，实现远距离、无接触测量，无需对目标体进行任何处理便可以高精度、高密度获取三维点坐标数据，整个过程方便快捷。其最大的特点就是突破了传统的单点测量方法，面数据采集模式，可准确、快速的实现大场景三维数据采集。5一、三维激光扫描技术三维激光扫描系统由激光扫描仪、双轴倾斜补偿传感器、旋转云台、系统软件、数码全景照相机、电源以及附属设备组成。

三维激光扫描系统相当于一个高速转动并以面状获取目标体大量三维坐标数据的超级全站仪。

其核心原理是激光测距和激光束电子测角系统的自动化集成，类似于免棱镜全站仪，但其将点测量模式转化为面测量模式。扫描原理6一、三维激光扫描技术按搭载平台分类：机载型、地面型、手持型、特殊型三维激光扫描系统分类7一、三维激光扫描技术按扫描成像方式分类8一、三维激光扫描技术摄影扫描式全景扫描式混合扫描式按激光测距原理分类9一、三维激光扫描技术1.激光脉冲测距飞行时间差测距利用激光传播速度与飞行时间计算距离的原理，穿透能力强、距离远。但是在大范围内的扫描测距，精度相对较低。适合应用于大场景环境。2.激光相位测距激光相位测距主要采用记录激光光波的波峰、波谷位置，对于特定频率的激光光波相位参数是固定的，优点是精度可以达到毫米级，采样速度非常快。主要用于近距离的扫描测量，一般在100米内。3.光学三角测量采用光学三角测量原理的扫描设备，主要应用于工业部件扫描和逆向建模。工作距离较近，一般在数十厘米～数米，可以达到亚毫米。按激光光束的发射方式分类10一、三维激光扫描技术灯泡式扫描仪三角法扫描仪扇形扫描仪三角法扫描仪：如三维坐标测量机就是基于这种原理；扇形扫描仪：此类扫描仪扫描点云密度和准确度非常高，大多数主动式的扫描仪都采用这种激光束发射方式。11一、三维激光扫描技术三维激光扫描技术特点：1快速性。能够快速获得大面积目标的空间信息，目前其扫描点采集速率最高可以到达100万点/秒。2非接触性。无需对扫描目标进行任何处理，可以解决危险区域、柔性目标、需要保护对象以及人员难以企及位置的数据获取工作；3高密度。大量的不规则离散点，可达毫米级间距，连续接近真实表面，具有整体化概念；4高精度。单点精度低，整体精度较高。5激光的穿透性。激光具有一定的“穿透”特性，穿透稀疏植被以期获得地面的真实高程信息；6主动性。高速的主动发射和接收激光，使得物体的空间形态被快速完整获取。7数字化、自动化。具有全数字特征，“点云”图为包含采集点的三维坐标和颜色属性的数字文件。12一、三维激光扫描技术与传统单点数据获取的区别1主要优点在于：非接触主动、三维测量点密度、特征点定位测量、测量点速度、工作条件要求、数据信息内容。⑴

很难一次获取复杂场景的完整点云数据，需要进行多视角的点云数据获取和后续拼接与转换。⑵

复杂对象模型结构和语义特征表达困难，模型可用性严重受限，极大地限制了复杂场景的准确感知与认知。2主要难点在于:13一、三维激光扫描技术与摄影测量技术的区别1点云数据的获取方式不同。三维激光扫描得到的直接是三维坐标的点云，点云无需再处理便可进行空间量测；摄影测量是基于数码照片重建三维点云数据，需要多幅不同视角的照片经大量的计算才可获得三维点云数据成果。2坐标转换方式不同。摄影测量往往需要做辅助的控制测量，用以进行三维点云数据的高精度重建；三维激光扫描只有在大地坐标转换时需要进行控制点测量，很多时候可以采用相对坐标。143数据成果精度不同。三维激光扫描的点定位精度高于数字摄影测量中的解析点，激光扫描数据精度均匀；而摄影测量解析数据精度受光线、像片重叠率等因素影响。4环境条件要求不同。三维激光扫描技术是主动发生激光光源，几乎不受环境光线的影响；而摄影测量则对环境光线、温度等都有一定要求。5彩色纹理实现方式不同。激光扫描由激光反射强度来匹配灰度信息，而彩色信息要通过数码像片进行匹配叠加到点云数据中，存在一定的误差；摄影测量数据成果是由像片像素点直接重建得到，因此色彩信息也是直接获取的。一、三维激光扫描技术15二、规程编制单位扫描应用情况16二、规程编制单位扫描应用情况我公司2009年引进首台加拿大optech扫描仪，2011年再引进2台Riegl扫描仪；合作单位成都理工大学自2007年起先后引进optech、Leica、Riegl多品牌多种型号扫描仪。我公司联合成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室利用地面三维激光扫描仪在西藏怒江流域、黄河拉西瓦与玛尔挡、金沙江鲁地拉、大渡河金川等六十多项大型水电工程项目中进行了深入地质勘察研究应用，研发了点云数据地质结构面产状解译软件、多尺度维度点云分类软件。在3D产品的制作、变形监测、地质测绘编录、软件应用以及开发等方面做了大量的探索研究；三维地质图辅助设计与应用；滑边坡和隧道变形观测、地质灾害的调查，以及三维激光扫描技术的拓展应用等方面均有深入独到的研究，取得了丰富的实践经验。17

我公司三维激光扫描仪的应用情况：完成电建集团《三维激光扫描技术在工程地质和工程测量中的综合应用研究》科研项目以及西北院科研专项；

主要应用：地质结构面产状解译、地质测绘及编录、地形图与平立剖面图测制、表面积体积计算、工程计量、立面测绘、地质灾害调查与监测、高耸塔筒垂直度检测等。

经过10余年的深入系统研究应用和专项技术攻关，出版《地面三维激光扫描技术应用理论及工程实践》著作1部，部级科技进步奖1项，专有技术1项、国家发明专利8项、制定行业规程规范2项。二、规程编制单位扫描应用情况18二、规程编制单位扫描应用情况19应急、抢险、救灾二、规程编制单位扫描应用情况20二、规程编制单位扫描应用情况21二、规程编制单位扫描应用情况地质测绘22怒江地质测绘成果二、规程编制单位扫描应用情况23开挖边坡辅助编录二、规程编制单位扫描应用情况24二、规程编制单位扫描应用情况边坡节理、裂隙精细调查25边坡节理、裂隙精细调查26二、规程编制单位扫描应用情况27二、规程编制单位扫描应用情况28二、规程编制单位扫描应用情况29二、规程编制单位扫描应用情况30二、规程编制单位扫描应用情况31二、规程编制单位扫描应用情况32二、规程编制单位扫描应用情况大楼影像点云图立面图33二、规程编制单位扫描应用情况34二、规程主要内容35三、规程主要内容

本规程植被覆盖率小于60%、地表坡度大于15°的崩塌、滑坡等地质灾害适用于类型的地表变形监测。

对于地裂缝、地面沉降、地面塌陷、泥石流等地质灾害的变形监测经技术方案论证后可参考使用。范

围本规程共12章。

为规范地面三维激光扫描技术在地质灾害监测中获取崩塌和滑坡表面变形信息的作业方法与技术要求、保证监测数据精度和成果质量、提高新技术在地质灾害监测中的应用水平，特制定本规程。36三、规程主要内容监测目的1)通过扫描监测，掌握崩塌、滑坡变形方向、量级、速率等信息，为地质灾害防治方案的确定提供依据。2)利用三维扫描监测数据，分析获取地质灾害体上点、线、面（体）多角度变形特征。3)满足地质灾害防治工程施工期安全监测需要，保障施工安全。4)掌握地质灾害治理工程的效果。5)对不宜实施工程处理或临灾、危险的地质灾害，监测其动态变化，为预警预报、防止造成地质灾害的发生提供可靠资料。37三、规程主要内容监测内容1)在已经发生过且可能再次发生崩塌、滑坡的地质灾害，建立地质灾害地面监测系统。2)采用地面三维激光扫描设备，对地质灾害地表变形进行连续或定期重复的测量工作，准确测定监测标靶点或地表特征点的三维坐标。3)根据点云数据资料，分析地表变形监测标靶点和特征点的水平位移、垂直位移等动态变化，掌握地质灾害绝对位移、相对位移的量值和方向。38三、规程主要内容监测等级

根据崩塌、滑坡体的稳定性以及地质灾害威胁或危害对象、直接威胁人数和潜在经济损失的大小，按表1对地质灾害险情进行等级划分。39三、规程主要内容

根据崩塌、滑坡地质灾害险情等级和变形阶段，按表2的要素将地质灾害扫描监测等级划分为三级。40三、规程主要内容监测频次应根据监测等级、变形特征、变形速率和环境气候条件等综合因素确定监测频次，并符合下列规定：1）初期监测应按监测等级连续监测2周～4周，每周1次～2次，累计监测不少于3次，确定地质灾害的变形阶段。2)对于初始、等速变形阶段的一级、二级的崩塌、滑坡监测，监测频次宜在雨期和旱期每年2～3次。3)初加速变形阶段的一级地质灾害扫描监测，宜每月1次，二级宜每季度1次；在雨期应加密监测；也可根据变形速率的变化适当调整监测频次。4)对中加速变形阶段的地质灾害扫描监测，一级宜每天1次，二级宜每周1次。对加加速变形阶段的地质灾害扫描监测，当变形速率加剧时每天1次或多次。临灾前应增加监测次数。41三、规程主要内容精度要求与仪器选用

本规程以中误差作为衡量扫描监测精度的标准。对于地质灾害加速变形阶段扫描监测可适当放宽精度标准，以2倍中误差作为极限误差。不同监测等级地面三维激光扫描监测成果制作精度应符合表3的要求。42三、规程主要内容1)扫描设备应优先选用具有双轴补偿的扫描仪。2)在植被覆盖介于30%～60%的区域宜选用具有多回波技术的扫描仪。3)当扫描测站与地质灾害目标物距离大于1000m时，应对设备性能、监测精度进行专门论证后方可使用。

根据地质灾害的表面形态、地形条件和扫描距离，应选用适宜的地面三维激光扫描设备。所选扫描设备主要参数和技术性能应按表4规定进行选取。43地面三维激光扫描监测数据的采样点云间距应符合表5的规定。三、规程主要内容地面三维激光扫描监测数据后处理点云精简间距应符合表6的规定。44三、规程主要内容地质灾害地面三维激光扫描监测作业流程45三、规程主要内容技术设计明确监测范围、监测等级、扫描监测环境等；主要内容应包括概述、自然地理、已有地质灾害相关资料、引用文件及作业依据、仪器和软件选择、监测等级及精度指标、扫描测站及标靶设计、作业线路规划、监测方案制定、作业人员配置等。仪器设备的检校

应在检定有效期内开展扫描监测工作。扫描设备受到意外损伤、强烈撞击等维修后，或部件更换后，应送国家计量部门进行检定。作业前检查

扫描仪及设备检查应符合下列规定：1）应检视扫描仪外观完好、型号正确、螺旋紧固。2）应检查指示灯、按键和显示系统正常通电。3）带有安平、定向功能的设备应对置平水准器、激光或光学对中器及仪高量尺完好性和尽长精度正确性进行检查。

辅助设备检查应符合下列规定：1）定期标定外置固定相机与主机位置的几何关系，更新校准参数。2）标靶在使用一定周期后应定期进行更换。46三、规程主要内容47三、规程主要内容48三、规程主要内容6.3标靶布设6.3.1标靶布设应符合下列规定：1）标靶应布设在视野开阔、易于寻找、视线良好处，且扫描激光宜垂直入射标靶。2）应根据扫描监测的距离确定标靶大小，严禁布设过远、激光反射强度衰减或无法到达标靶。3）标靶应强制紧固安置，并应采取安全防护、保护措施。4）标靶应布设在远离可能失稳的地质灾害体之外的稳固、安全区域。5）标靶的主要类型和制作要求见附录E。标靶的分类按监测用途：基准标靶和监测标靶。按形状分为：平面标靶和球形标靶。496.3.2基准标靶布设应符合下列规定：基准标靶布设应在地质灾害的周边按全圆均分角度、错落有致、均匀分布，并宜覆盖扫描监测对象的范围。严禁基准标靶布设在一条直线或偏向一侧，宜在扫描站点周围且构成一定的空间几何图形。对于小区域地质灾害，基准标靶不少于4个；对于大区域地质灾害，每间隔300～500m应布设1个基准标靶。利用基准标靶作为数据拼接时，单个扫描站的基准标靶数量不应少于4个，相邻两扫描站的公共基准标靶个数不少于3个。三、规程主要内容50三、规程主要内容6.3.3监测标靶布设应符合下列规定：监测标靶的布置应根据地质灾害的范围大小、变形方向、失稳模式、地质环境、地形地貌特征进行布设。监测标靶的网型应满足监测剖面和监测点构成的表面三维立体监测系统要求。对于一级监测，监测剖面不应少于3条，监测标靶不少于5个；对于二级监测，监测剖面不少于2条，监测标靶不少于4个；对于三级监测，监测剖面不少于1条，监测标靶不少于3个。对于崩塌、滑坡的主滑方向和滑动范围明确的，监测标靶可布设成“十”字形或“方”格形；当变形量具有2个以上方向时，监测标靶应按“剖面法”布设2条以上；当滑动方向和滑动范围不明确时，监测标靶宜布置成“扇”形；当崩塌、滑坡地质条件复杂时，监测标靶应采用任意网型。监测标靶网型布置及适宜性应按附录F执行。对于推移式滑坡、坠落式或倾倒式崩塌，监测标靶应在地质灾害上部加密布置；对于牵引式滑坡、滑塌式崩塌，应在地质灾害下部加密布置监测标靶。当监测标靶布设的“拟定纵向剖面”与崩塌、滑坡变形方向一致时，由中部向两侧对称布设；“横向剖面”宜与“纵向剖面”垂直，由中部向上下方向对称布设。在滑坡的鼓张裂隙带、拉张裂隙带、剪切裂隙带以及崩塌顶部的拉张裂隙带、最大拉张部位、两端延展部位等，应加密布设监测标靶。特危困难区域，明显的地物特征点可作为监测标靶使用。51三、规程主要内容7数据采集7.1点云数据采集点云数据采集应符合下列规定：选择合格的扫描仪、扫描站点、基准标靶或定向标志，设置扫描范围、采样点间距等相关参数，对标靶和地质灾害区域进行扫描测量，获得一期的扫描监测数据。对于失稳崩滑地质灾害，应采集破坏区和堆积区的三维地质灾害表面点云数据。7.2纹理图像采集纹理图像数据采集应符合下列规定：使用外置相机进行图像采集宜使用不低于1000万像素分辨率的数码相机。宜选取能见度好、光线较为柔和、均匀的天气进行拍摄，避免逆光和高温时贴近地面拍摄。能见度过低或光线过暗时不宜拍摄。相邻图像之间应保证有不小于30%的重叠区域。7.3漏洞补测对缺失或异常监测区域的点云数据应进行补扫或补测，补测应符合下列规定：数据补测应与扫描监测同时进行。补测的数据范围应与已扫描的点云数据有一定的重合。测点的密度及精度应能满足模型制作要求。52三、规程主要内容8点云数据处理8.1降噪和编辑8.1.1对于获取的点云数据应进行降噪处理，去除噪声和非地面点。8.1.2降噪处理的点云应包括明显低于或高于地质灾害地表的植被、建（构）筑物等孤点或点群。8.1.3偶然噪点应包括数据获取过程中偶然因素导致形成的空中漂浮粉尘、飞虫、人员移动、机械活动、水面倒影等。8.1.4降噪方法宜采用自动、手工、自动和手工结合三种人机交互进行数据降噪处理。8.1.5裁剪掉与地质灾害监测建模无关的点云。8.2拼接与坐标转换8.2.1点云数据拼接与坐标转换顺序应符合下列规定：带有定平对中装置但无定向功能的扫描仪，宜先点云拼接后进行坐标转换。带有定平对中装置且有定向功能的扫描仪，在已知点设站时，宜先进行坐标转换后再点云拼接。无定平对中装置的扫描仪在未知点设站时，应视使用软件而确定点云拼接与坐标转换的先后顺序。8.2.2对于先坐标转换后数据拼接的点云数据，拼接完成后应进行调整平差处理。8.2.3对地质灾害大变形扫描监测，当仪器架设在扫描测站或已知点上，且无基准标靶的数据拼接，应进行双轴补偿倾斜改正。53三、规程主要内容8.3纹理映射纹理映射处理应符合下列规定：图像出现曝光过度、曝光不足、阴影、相邻图像间的色彩差异等现象时，应进行色彩调整保持图像反差适中、色彩一致，并保证图像细节清晰，无镶嵌缝隙。因视角或镜头畸变引起图像变形，应对图像的变形部分作纠正处理。利用相机与扫描仪几何参数将图像映射到点云，图像重叠区域应无明显色彩差异。8.4数据分类8.4.1对于扫描监测点云数据，可分为植被及噪音点、地质灾害表面点云和地物特征点三大类。8.4.2点云数据分类处理宜先滤波自动分类，后手工方式进行修正。主要分类方法有下列几种：自动分类，即利用相关软件功能，通过设置反射强度、回波次数、RGB、点云空间组织结构等参数，对点云进行自动分类。

手工分类，即采用人工判别编辑方式，对自动分类未能判别分离或分类错误的点云重新进行手工分类。548.5数据精简：精简后的点云精度应满足相应监测等级成果制作要求。8.6数据建模8.6.1模型制作应满足下列要求：1）对不同期次崩塌降噪后的点云数据分别构建DEM模型，建立与物体相应的实体模型。2）模型构建应采用三角网建模，对表达不合理的局部细节特征编辑修改。3）所构建的三维模型，应满足监测精度的要求。8.6.2规则模型和不规则模型制作应符合下列规定：1）规则模型宜进行交互式建模，对于球面、弧面、柱面、平面等类型的规则几何体，应采用拟合方法制作模型。2）不规则模型宜采用曲面片划分、轮廓线探测编辑、曲面拟合等方法生成模型。8.7多期三维数据模型叠加多期三维数据模型叠加应符合下列规定：1）根据扫面监测资料分析的目的和要求，可采用不同期次的数据模型进行叠加。2）统一DEM模型坐标系的精度，以第一期DEM为基准，对第二期DEM进行内插，统一格网点坐标。3）将前后两期、多期获取的点云数据实体模型，以基准标靶作为参照点，对数据模型叠加后得到崩塌、滑坡不同时段的地表变形模型。4）对叠加后的多期数据模型或实体模型，应通过基准标靶对叠加模型精度进行检查。三、规程主要内容55三、规程主要内容9监测成果制作与分析9.1监测成果制作9.1.1地质灾害扫描监测成果可通过点、线、面（体）三种方式进行选择制作。9.1.2制作方法宜采用自动或拟合法和手工或特征点法两种方式。9.1.3变形点提取应符合下列规定：1)选取监测标靶点，并识别房屋转角点、构筑物拐角点、岩石尖角点地表特征点。2)监测标靶，可采用软件自动计算拟合生成监测标靶点的靶心三维坐标。3)对于地表特征点，可采用人工指定明显特征点，通过拟合或分析计算方式，获取地表特征点的三维坐标。4)对采用监测标靶确定的变形点，应根据其安设高度，换算到地面，获取地表变形点三维坐标；对于采用特征点法，地面变形点可直接识别、判定获取。5)当监测标靶倾斜时，应对其进行数学关系处理或换算等恢复到地面变形点。56三、规程主要内容9.1.4变形剖面线提取应符合下列要求：1）监测剖面线为按要求布设监测标靶的固定剖面线。监测剖面线由多期数据模型叠加后，由软件识别生成。2）分析剖面线为根据地质灾害变形分析需要，采取人工指定剖面位置或在多期数据模型上随机布设或者按照一定间隔选取的剖面线。分析剖面由人工量测地质灾害多期地表剖面线三维坐标，绘制剖面图。3）计算多期地表线状目标、或者一定间隔的剖面线三维坐标变化量。9.1.5变形面（体）提取应符合下列要求：1）多期三维数据模型叠加后，应统一公共监测区域和边界。2）监测区域应包括地质灾害周边稳固区和变形区。3）变形面（体）提取过程中，可选择不同期次三维数据模型（面与面）叠加，或变形点与三维数据模型（点与面）叠加。4）量测多期地质灾害表面的重心坐标，计算地质灾害不同区域地面三维坐标变化量。57三、规程主要内容9.2监测资料分析9.2.1扫描监测点云数据可靠性分析应包括下列内容：1)扫描成果的可靠性，扫描基准、基准标靶的稳定性。2)多期监测点、线、面的累计变形量及相邻测次的相对变形量、模型变化等值线图误差及可靠性分析。3)不利影响因素的作用分析。4)采用多种拟合方法对数据处理精度进行分析。5)选择相关性最优的数据资料进行进监测资料分析。9.2.2变形点监测资料分析应包括下列内容：1)应根据监测标靶或地面特征点数据，分析相邻测次变形点的历时变形量、累计变形量及其变化规律。2)计算地质灾害水平和垂直变化速率、位移变形量、位移合成矢量方向。3)对地质灾害的变形阶段、稳定性做出定量分析。9.2.3

变形剖面线监测资料分析应包括下列内容：1)应按监测剖面和分析剖面类型，根据多期或相邻测次扫描监测剖面线提取成果。2)直观反映出监测剖面线上的地质灾害变形量和变形趋势。3)发生变形破坏或堆积的部位做出判断。58三、规程主要内容9.2.4变形面（体）监测资料分析应包括下列内容：1)应根据多期或相邻测次扫描监测面或模型提取变形面（体）成果，直观反映地质灾害的局部细节或整体变形趋势。2)通过软件计算或色阶图谱得到变形面或模型间的变形量值，绘制垂直位移等值线图，进行不同部位变形趋势分析。9.2.5多期扫描监测资料综合分析应包括下列内容：1)多期扫描监测资料分析应采用比较法、曲线图法、特征值统计法和模型法等综合分析方法。2)应按点、线、面的变形分析数据，对地质灾害的整体、重要分区、重点部位等位移变形量、变形速率、变形方向进行综合、定量评价。3)对地质灾害地质灾害的变形阶段、稳定性做定性分析。4)为地质灾害安全预警、预报提供依据资料。59三、规程主要内容10监测报告编制地质灾害扫描监测资料分析应与监测频次对应，必要时应提交监测分析综合报告。扫描监测报告编制内容应包括文字说明、附图、附表与影像资料等。11质量控制扫描监测作业成果检查、验收应遵循“两级检查、一级验收”的原则。点云数据质量检查的内容应包括：点云重叠度及完整性；点间距、点云噪声；点云相对精度、绝对精度；点云颜色信息。12成果归档成果归档应包括下列资料：地质灾害地面三维激光扫描监测技术设计书。扫描测站、基准标靶、监测标靶布设与测量记录资料。点云数据成果、三维模型成果资料。变形点、变形剖面线和变形面（体）提取成果资料。监测报告。其他相关资料。60四、崩滑灾害扫描监测61四、崩滑灾害扫描监测

一、激光扫描监测优势与差异1、激光扫描监测优势变形监测的特点是：时效性、高精度和等精度。而三维激光扫描技术的诸多优点符合此特性，如无需事先埋设监测点、非接触、监测速度快、高密度点能反映变形总体趋势等。⑴

无需埋设监测点。地面三维激光扫描能够获取大面积、高密度的海量点云，可采用变形体表面物体特征形体（如建筑物、永久地物或岩体结构面）的特征信息替代设定点而实现监测。⑵

监测速度快。激光的采样点速率每秒可达到数千甚至数万点，是传统测量方式无法比拟的，可大大提高监测区域内数据采集效率，达到快速分析的目的。⑶

非接触。三维激光扫描测量无需接触被测物体即通过主动发射激光探测发射的激光回波信号直接获取物体表面的三维坐标，可以解决高陡危岩、临滑威胁大的变形体因人员难以企及、布点困难而无法获取监测数据的问题，可消除作业人员的安全隐患。⑷

整体监测。监测数据的高密度面式采集，多视监测点云能确定出变形体完整的表面形态，建立的整体三维模型叠加分析位移趋势，可有效避免传统监测方法变形成果表达中带有的局部性与片面性的缺陷。622

激光扫描监测差异采用地面激光扫描进行目标体的监测不同于一般的扫描测量，其在使用过程中具有一定的差异性和特殊性。扫描监测的目的是发现扫描物体的变化情况，往往具有重复比较性，因此存在动与不动的确定，在精度上控制较为严格，尤其使用的基准稳固是可靠比较分析的基础；而一般的扫描测量仅仅是为实现生产一件具体的产品进行的操作，在作业程序上具有一定的随意性，精度上严格尺度较大。基于监测的特殊性及产品精度需求不同，扫描监测在受设站自由度限制，且作业模式上存在一些区别，下面对其不同点进行列举。（1）对于高精度监测时，需要同步采集干温、湿温、气压等气象元素，在点云数据后续处理时，对测距点进行改正归算。（2）基于标靶拼接的扫描仪，标靶因使用用途不同，分为基准标靶和监测标靶。基准标靶必须固定安置在变形区域外围，其目的是用于扫描定向和数据拼接的定位和参考标志。监测标靶是安置在地质灾害上用于监测地表变形的标志。（3）地质灾害体的影像数据采集，对于一般形变灾害需与扫描监测同期获取，但对随时有可能发生崩塌的要及时同步采集。四、崩滑灾害扫描监测63二、激光扫描监测相关问题1激光扫描监测成果“精度”提及三维激光扫描的高精度，表面看正好符合监测高精度的最大特点，但此提法是有一定的支撑条件为前提，正如三维激光扫描技术的特点和优势不在于单点评价，主要是针对监测对象表面模型整体化而言。因激光扫描采样点间距小而获取的点云密度大，连续接近真实表面，具有整体化概念，认为其精度高，但此是相对于相邻点间距精度而言。即便有试验表明其整体精度可达到毫米级精度，但在实际应用中因扫描仪本身精度及复杂环境局限性因素制约着扫描监测成果精度，如激光扫描仪的测距精度、测角精度、测距距离远近、目标表面粗糙度、激光信号反射率、反射强度、入射角度等不确定因素导致了其单点误差的累积，达到厘米级甚至更低，因而无法满足精密形变监测的要求。监测工作较为广义，因监测对象或专业部门不同，其监测目的（监视性监测、应急性监测和专业级监测）不同，对其监测成果的精度认识和要求也不同。不论是出于哪种监测目的或是对高精度传统单点监测成果综合分析补充，其精度能满足工程监测需要最为关键。所以，在实际操作时，要尽可能地提高精度问题，应采取适当方式给予补偿以满足工程监测要求，并认为应采取如下措施：⑴

优选合适的扫描仪。根据监测对象植被覆盖率、地表坡度、重要性与损失程度及稳定情况，确定监测精度，结合现场地形条件与监测测程选择性能指标优越的仪器，尽量采用短程测距，大范围区还应进行分区实施。⑵

每期监测使用的扫描仪及基准标靶布设方案执行必须一致，确保基准统一。扫描仪必须固定架设在观测墩上，尽量使激光垂直入射目标对象，扫描重叠度、测程及采样点间距应保持一致。⑶

对监测目标对象自身的明显特征替代形变监测单点的区域进行精细化扫描，达到提高拟合精度的目的。四、崩滑灾害扫描监测64四、崩滑灾害扫描监测2点云数据利用问题三维激光扫描仪发射激光触碰到物体后反射获取大量离散点，形成了原始点云数据，包含一些不稳定点、噪音点等冗余信息，这些冗余信息对监测工作后续监测信息提供和数据分析无利用价值，因此需要进行合理的分类取舍。根据监测不同于地形等其它测量的特点，在点云数据利用中建议将数据进行分类，分为植被及异常点、目标体表面点和地物特征点等，植被及异常点这类对监测工作毫无意义，应予以剔除；目标体地表表面点、地表表面固定物（如建筑物）自身具有特征性能的点或对监测效能有用的点可用于点、线、面成果处理与信息提供，应予以保留。65四、崩滑灾害扫描监测三激光扫描监测实施要点

采用地面三维激光扫描技术进行监测时，必须固定扫描仪及基准标靶，要确保监测基准的稳定，一般扫描前，应采用其他测量手段扫描测站及基准标靶进行必要的校核。同时扫描仪需架设在带有强制对中盘的观测墩上，每期扫描站对应的基准标靶固定且其布网方案一致，站测设设置的扫描范围、测程及采样点间距等参数应与上期相同。

三维激光扫描获取的目标体点云具有随机性，并不具有唯一性或特定合作目标。因此，在有需要的单点或特征点监测数据时，需确定地质灾害体坡表的实物或虚拟监测合作目标，如构筑物及固定附属物等实体特征。及岩质崩滑灾害体坡表岩质结构面，土质崩滑灾害体在有布置条件的可人为设置特定标靶等。在数据处理过程中，每期点云数据处理方法、边界范围与采样间隔需要统一，同时保留关键特征点及所需点。虚拟断面线端点需设置在地质灾害体范围外围，提取方法及参数设置保持一致，才能确保点、线的唯一性，具有分析可靠性。66四、崩滑灾害扫描监测四、监测数据处理与信息提供

地质灾害扫描监测经数据处理后，需要从海量点云数据中提取点、线、面（体）三种成果，用于成果的比对分析。

点坐标提取。在点云数据中利用坡表构筑物、墩标等拟合建立立体模型，识别选取房屋转角点、构筑物拐角点、岩石尖角点地表特征点，手工捕获固定位置点坐标。从点云的反射强度和灰度信息中识别自然岩体结构面，重心法获取面重心点坐标，或自动拟合计算预先设置的监测特定标靶点坐标。

断面线成果提取。将点云数据投影到某一固定平面上，构建TIN（不规则三角网），生成等高线。采用离散点云数据建立的崩滑灾害体坡表数字高程模型（DEM）与等高线重叠的方法，实现过灾害体坡表指定位置断面线的离散高程点或线交点高程数据的序列提取，输出并绘制断面图件。

点云模型化。对每期点云数据采用统一的采样间距，利用离散点云数据的几何拓扑信息，构建三角网模型，用孔填充、边修补、简化、细化、光滑处理等方法优化三角网模型，使其逼近灾害体原始形状的表面平滑模型。对于坡体表面光滑的曲面崩滑灾害体，亦可采用曲面片划分或曲面拟合方法生成模型。67四、崩滑灾害扫描监测地质灾害扫描监测实