矿区桥梁变形监测的三维激光扫描技术

顾元元^1,2，陈冉丽³，吴侃²，王瑞^2,4，周大伟^1,2

1. 江苏省资源环境信息工程重点实验室2. 中国矿业大学环境与测绘学院3. 石家庄铁路职业技术学院4. 江西理工大学应用科学学院

摘 要：在桥梁变形监测中,多采用全站仪或GPS对桥上少数关键点的坐标进行单点监测,存在外业劳动强度大、效率低等不足,同时由于观测点数量有限,仅能表现桥梁部分结构下沉及移动信息,对于桥梁结构变形监测一直缺乏有效的技术手段。以位于某矿区铁路桥煤柱二块工作面、08201工作面上方的桥梁为监测对象,使用Riegl VZ-1000型三维激光扫描仪,获取了两期铁路桥加固后完整的点云数据,通过拟合关键部位重心、特征线等步骤,较为精确且全面地得到桥梁位移及倾斜信息,反映出桥梁在空间三个维度上的姿态变化。通过对桥体侧面进行精细化建模,获得桥梁结构上的变形信息,分析是由于沉降及倾斜不均匀导致桥边跨、桥拱等位置产生的弯曲、扭剪应力效果,造成桥梁结构损坏。研究表明:使用三维激光扫描技术进行矿区桥梁变形监测,丰富了桥梁变形监测中数据的展现形式,突破了传统监测方法中单点监测的限制,有助于大幅提升矿区桥梁等建筑物变形监测精度和工作效率。

关键词：三维激光扫描技术;桥梁;变形监测;下沉;倾斜;