论文题目：基于TLS的边坡安全监测方案设计与数据分析
1．选题背景与意义
对于每个国家来说，掌握各国自身的地形分布图与地形变形趋势在科研、人文、经济、军事等方面具有无可匹及的必要性。而众所周知我国是一个地域广大，地形复杂的国家，尤其在各类中西部地区地形十分复杂，而由于该类地区的地下水的分布变化、矿物发掘与人为影响等，无形中为地形的监测与测量带来了极大的影响，而边坡方向的监测与测绘更是其中的一大重点与难点。因此，采用新颖的测绘技术与手段对边坡地区进行监测，达到速度更快，精度更高的目标具有十分重大的意义。
对测绘领域的人员来说，以往常规的监测边坡手段主要集中于单点测量模式，如水准仪、全站仪、GPS观测等。单点测量模式具有精度较高的特点，但同时工作效率低，监测范围有限，监测点难以长期维护，以有限的点位变化来反应大范围的监测地形变化也是较为片面的。为此科研人员逐步将重心由单点测量模式转变为“面”测量模式，如航空遥感拍摄，近景摄影测量等，其中三维激光扫描更易凭借其本身“密度大、精度高、非接触性和全天候”等大特点广泛运用于边坡等地形监测中[1]。其通过高速、非接触的扫描测量目标物体以采集其表面高密度点云的三维坐标以及高分辨率影像信息，为高质量三维模型的建立提供基础点云数据，能够获得较为可靠真实的目标三维模型。不仅弥补了传统“点”式测绘方法因监测点数较少难以反映全部特征的缺点，而且能有效实现在高陡等难以布设监测点的地区实现完整的数据采集和快速重构实体模型[2] ，还能通过对比两期相同区域的海量点云数据，详细的描述出被测物表面的细节变化 ，在建模与检测预报等方面具有着重要的意义[3]。
2.国内外研究现状
2.1地面三维激光技术的现状
地面三维激光扫描技术，又称为“实景复制技术”。[4]自上世纪九十年代提出以来发展十分迅速，其突破了传统的点对点的测量方法的局限，实现了点对面的测量，具备采集速度快、作业时间短、信息量大、成果精度高、非接触性测量、全数字化等优势，从而该技术大量运用于古迹保护、器具修复、资源调查、模具设计、数字化城市等方面[5]。
2.1.1国外的地面三维激光技术现状
国外在监测方向较早的利用了该技术，其中多数为监测岩质地质的自然灾害现象。Abellan等人2006年将长测距地面三维激光扫描仪应用于危岩体中，通过获取的点云数据进行高精度的数字高程模型和危岩体的几何重建达到记录危岩体和模拟落石轨迹的目的[6]。Kasperski J等人在2004到2007年通过地面三维激光扫描仪对法国伊泽尔省的滑坡进行连续七次监测获得滑坡体全面的变形信息[7]。Travelletti J等人在2008年在控制雨量的实验中利用长测距的地面激光扫描仪监测边坡位移，对比确定了边坡位移量的结果[8]。在与其他基于面测量的监测技术对比方面，Bitelli G等人在分别采用地面三维激光扫描仪与摄影测量技术在意大利南部的小型化破体监测实验中得出前者在建立数字地形模型（DTM）上更具有优势[9]。在大型构筑物结构监测方面，Lindenbergh R等人在2005年对两期海闸的地面三维激光担运输局位移量进行统计分析，实验得出约9mm的位移量的确定性为95%[10]。2015年，Guerin A等人利用地面三维激光扫描技术与红外成像技术用于边坡稳定性的分析中边坡岩石风化与软弱监测，取得了有效的成果 [11] 。 2017年，Kromer R A等人利用地面三维激光扫描仪对法国的 Seacute;chiienne 滑坡维持六周的测试，对滑坡流量、位移以及离散崩塌事件的破坏前变形进行检测，提出一种具有近实时自动变化检测处理功能的自动地面激光扫描系统[12]。
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