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申请/专利权人：中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司

摘要：本发明公开了一种基于激光扫描的边坡自动聚类监测方法，首先在边坡监测区域选取稳定点作为基准点，在边坡结构体上布设网格型监测点；并在各监测点埋设顶部镶有反射性好的三角锥形金属箭头的监测桩；然后通过三点法外业快速扫描获取边坡点云；再根据往期的初始监测点数据，计算机自动聚类提取各监测点的点云数据，完成监测桩单体分割；然后根据监测点的三角锥金属箭头的特征，计算机自动提取各相应监测点的平面与高程信息；进而结合往期监测数据，对整个边坡结构体进行水平位移、垂直位移、形变量、形变程度、隐患等级的分析，本发明监测数据可靠，能及时发现边坡危害。

主权项：1.一种基于激光扫描的边坡自动聚类监测方法，其特征在于：首先在边坡监测区域选取稳定点作为基准点，在边坡结构体上布设网格型监测点；并在各监测点埋设顶部镶有反射性好的三角锥形金属箭头的监测桩；然后通过三点法外业快速扫描获取边坡点云；再根据往期的初始监测点数据，计算机自动聚类提取各监测点的点云数据，完成监测桩单体分割；然后根据监测点的三角锥金属箭头的特征，计算机自动提取各相应监测点的平面与高程信息；进而结合往期监测数据，对整个边坡结构体进行水平位移、垂直位移、形变量、形变程度、隐患等级的分析；具体方法包括如下步骤：S1、网格型监测点与基准点布设根据边坡结构体的范围，按网格型合理布设监测点；根据边坡结构体的大小，在边坡监测区域选取3～6个稳定点作为基准点，所述边坡监测区域为监测结构体外稳定的区域；S2、箭头式监测桩和基准点桩埋设在各监测点埋设监测桩，在监测桩的顶部镶有反射性好的三角锥形金属箭头；并在选定的基准点处埋设基准点桩，检查基准点位与监测点位间通视情况，保障方案成立；S3、三点法外业快速扫描当基准点为3个时：在第1个基准点上架设三维激光扫描仪作为测站，在另2个基准点上架设标靶，进行外业扫描；然后在第2个基准点上架设三维激光扫描仪作为测站，在另2个基准点上架设标靶，进行外业扫描；最后在第3个基准点上架设三维激光扫描仪作为测站，在另2个基准点上架设标靶，进行外业扫描；得到扫描数据；当基准点为4～6个时：在其中三个位置好的基准点上分别架设三维激光扫描仪作为测站，在剩余基准点上架设标靶，三点法完成监测结构体的外业扫描，得到扫描数据；S4、点云拼接处理根据边坡结构体测站点云，从扫描数据中识别标靶，进行配准；同时将点云数据转换到同一坐标系下，快速拼接得到需要的点云数据；在点云拼接过程中同时进行去噪处理，去掉点云中的异常噪点；S5、监测桩单体分割依据往期的基准点与监测点坐标数据，结合监测桩的高度与直径信息，将上一期的监测点坐标为种子点，计算机自动从边坡点云数据中分割提取本次扫描的各监测点点云数据，完成监测桩单体分割工作；并对分割提取的监测桩进行检查，保障点云数据提取的正确性；所述监测桩单体分割具体操作如下：1将上一期的各监测点数据作为本次扫描监测桩辨识提取的种子点；2根据边坡的实际坡度，确定搜索范围，搜索范围的直径为监测桩高度的一倍；3根据往期的监测桩点云密度，对监测桩点云进行密度聚类分割处理，剔除其他非监测桩点云；4对分割提取的监测桩进行检查，保障点云数据提取的正确性，并查看各监测桩顶部三角锥形金属箭头的完整性；对监测桩顶部箭头点云不完整，不能正确反映监测点的要进行标记，重新补测；S6、监测点坐标提取以上一期监测点作为种子点，按高度属性，计算机遍历各监测桩点云数据，提取各监测桩点云中高程最大的点，该点即为监测点，计算机依次提取各监测点的平面与高程信息，为监测分析做准备；S7、监测点形变量计算与分析根据本次提取的各监测点数据信息，经复查与验算符合规定要求后，结合往期数据对各监测点数据进行计算机自动平差计算，严格按监测点号进行自动匹配与计算；利用本次各监测点高程值减去上一期观测高程值计算出本期垂直位移形变量，利用本次各监测点坐标值减去上一期观测坐标值，得出各监测点的本期水平位移和方向，并按时间、形变量绘制形变速率曲线。

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