摘要：高层建筑已经成为现代建筑行业发展的主流，建筑规模不断扩大，新技术和新工艺广泛应用下，促使建筑工程施工活动愈加复杂化。相较于普通建筑，高层建筑楼层多、竖向荷载大，在诸多因素影响下容易导致建筑物变形，造成严重的安全事故。因此，加强高层建筑变形监测十分必要，通过三维激光扫描技术的合理化应用，不需要接触建筑物即可采集信息，避免对建筑物带来破坏影响，将建筑物的沉降和位移问题消灭在萌芽阶段。基于此，在高层建筑变形监测中应用三维激光扫描技术，可以更好的响应变形监测技术要求，获取精准的数据信息，为后续工程建设提供支持。

关键词：变形监测;高层建筑;三维激光扫描技术;沉降观测

城市高层建筑和超高层建筑数量不断增加，以往的建筑变形监测方式存在很大的局限性，监测结果精准度不高，无法为后续的工程建设提供可靠的数据依据和支持。尤其是三角测量、水准测量以及全站仪等传统变形测量方式工作效率偏低，成本较高，在狭窄的城市区域采集数据难度较大，误差较大，会带来不同程度的连锁影响，建筑物安全和质量无法得到保障。采用三维激光扫描技术，可以突破传统监测技术的单点数据采集方式局限性，提升数据采集效率和精度，增强技术适应性，满足建筑变形检测需要。综合分析研究高层建筑施工中三维激光扫描技术的应用情况，便于推动技术创新优化，满足后续工程建设和发展要求。

1 高层建筑变形检测技术要求

导致高层建筑变形的原因多样，在施工阶段，伴随着建筑物层数增加，后期建筑物的使用，令建筑物地基承受压力逐步增加，可能出现地基和周围土层出现变形问题。受到重力因素影响，建筑物会出现变形问题，因此需要施工人员做好建筑物变形监测，将变形程度控制在合理范围内。导致建筑变形的因素，其一是建筑物施工质量不合格;其二是建筑物所处地质条件、自然条件影响;其三是建筑物施工管理水平偏低[1]。同时，周围建筑物在深基坑施工中，也可能代指高层建筑出现变形问题，相互影响下，为工程埋下安全隐患。

高层建筑施工难度较大，环节众多，加强建筑物的变形监测，可以了解到建筑物的沉降、位移和倾斜等问题，实时监测下来获取精准的数据信息，吧敖阔挠度、位移、沉降和裂缝等变化量。对于高层建筑可以收集多类型数据信息，建立建筑物刚体运动模型，把握高层建筑姿态变化。结合建筑物沉降观测的多元化要求，应充分考量工程项目的性质、规模和沉降量大小等因素，以此来确定最佳的观测精度。基于建筑物和地基变形特点，确定最佳的观测点，如，建筑物转角、纵横墙交接区域以及承重墙中间区域等，选择合适数量的观测点[2]。

2 三维激光扫描技术的原理

就三维激光扫描技术原理来看，集合了诸多学科和先进技术，相较于工程测绘技术有着不同的工作模式，可以满足大规模数据信息的高效采集，获取三维空间坐标数据，提升数据测量精度和准度。三维激光扫描技术主要是借助专门的测量设备，实现水平和垂直多角度观测建筑物变形，获取最佳的三维空间坐标。依据测量点能量不同，使用有差异的颜色来标记，具体的测量点计算公式如下：

X=Scosαcosβ;Y=Scosαsinβ;Z=Ssinα

通过三维激光扫描技术的合理化应用，可以提升测量数据精准性，但需要重点考量测量点和设备间距，选择多样化测距方式来提升测量精度。在掌握三维激光扫描技术原理同时，采用合理的测距方式来获取精准的可靠的数据信息[3]。

高层建筑变形数据信息观测中采用三维激光扫描技术，可以选择直线数据采集方式，中遵循次序关系来扫描运输局构成像素点，即矩阵形状特点。采用三维激光扫描技术来获取三维空间坐标信息、激光反射强度信息，得到精准可靠的数据信息。通过长情况下，选择TXT格式来存储数据信息，获取空间数据时具有密度高、数据量大和立体化的特点，并通过建立的三维数字模型集中处理数据信息，实现数据合理化运用。

3 高层建筑变形监测中三维激光扫描技术的应用

三维激光扫描技术在高层建筑变形监测中应用，可以实现建咋胡非接触测量，不需要接触测量物体即可获取二两数据，减少对建筑物的损坏。通过高频率发射激光束，采集高密度的物体表面信息，信息规模较大，有助于客观、全面反映出建筑变形特点[4]。三维激光扫描技术技术的数字化程度较高，可以借助Auto CAD绘图软件处理，并实现数据传输和共享，后期扩展性较强。

3.1数据采集

基于三维激光扫描技术，可以实现建筑物变形数据信息的全程自动化采集，通过预设系统参数，按照预设程序实现周边场景信息的自动化扫描，几分钟内即可获取到周边景物信息。受到遮挡和测程因素影响，数据信息无法实现一次性扫描获取完整数据，需要多次反复扫描，并借助专门的软件通过点云的方式将数据拼接起来，成为建筑整体[5]。

3.2点云数据处理

关于点云数据预处理，具体环节包含去噪、拼接、精简与分割等环节处理，结合高层建筑变形情况，采集建筑物中线、边界线、分层线和柱中线的变形特点。由于遮挡和测量间距因素影响，点云需要多占采集数据，并将采集的数据按照标准要求拼接在一起，通常是借助商用三维激光扫描技系统软件，结合标靶和可识别特点作为控制点，实现数据信息刚性交换。测量对象表面上有大量的点云数据信息，数据冗余问题严重，因此需要精简处理，借助专门软件自动化处理数据信息。通过此种方式，客观、全面反映出建筑物变形特点[6]。

3.3建筑物变形特点提取

关于建筑物变形特点的提取，首先从建筑立面上提取，得到精准的立面法向量，采用主成分分析算法来协方差矩阵最小特征值的特征向量，将里面点云投影在该平面上。布设诸多监测点用于采集建筑物变形特点，从点云中识别变形特征，未设置变性标志的采用特征明显的拐点、交点和多边形中心作为追踪监测点。由于监测点的特征鲜明，所以提取难度较小，便于精准识别。特征线提取，通过识别和观察建筑物变形特征，在反映出点运动情况同时，还可以反映出建筑物整体性变化，包括建筑物的立面边线和中线偏移等变形特征。

在收集观测数据信息后，绘制成点位分布图和变形曲线，反馈建筑物的变形情况，为后续施工活动有序进行提供支持。

结论：

总而言之，在高层建筑变形监测中应用三维激光扫描技术，可以弥补传统监测方式的缺陷和不足。通过实时监测建筑施工情况，合理布设观测点收集数据信息，在提升观测信息质量同时，及时发现异常问题、及时处理，为后续的工程施工活动开展奠定基础，对于维护建筑物安全稳定具有积极作用

参考文献

[1] 桂芳茹. 应用三维激光扫描技术监测高层建筑整体变形[J]. 福建建筑，2018（3）：115-118.

[2] 刘亮. 三维激光扫描技术在高层建筑整体变形监测中的应用[J]. 住宅与房地产，2019（27）：243.

[3] 李仁忠，刘洁. 三维激光扫描技术在高层建筑变形监测中的应用[J]. 重庆建筑，2010，9（10）：42-45.

[4] 王锦. 基于三维激光扫描仪对深基坑实时监测与动态管理[J]. 建材发展导向（上），2020，18（12）：106.

[5] 周立波. 三维激光扫描技术在建筑工程施工变形监测中的应用研究[J]. 建筑工程技术与设计，2018（21）：1270.

[6] 刘鹏. 三维激光扫描技术在建筑工程施工变形监测中的应用[J]. 中国科技信息，2020（10）：44-45.