由于边坡变形机理的复杂性和多样性,目前还没有一套成熟的变形监测方法和数据处理理论。融合三维激光扫描和逆向建模的BIM技术具有可视化、信息完备性特点,支持数据集成和设计分析的优势。本文以全面地、高精度地监测挡土墙边坡变形为目的,采用三维激光扫描仪对研究区域进行数据采集,利用逆向建模法建立高精度挡土墙边坡点云模型和三维表面模型,基于标靶轮廓点云群的靶心拟合算法确定平面标靶中心点坐标,通过与全站仪免棱镜测量结果对比进行点云模型精度分析,利用重心法从点云模型中提取特征信息,通过变形综合分析法获取挡土墙边坡最大位移和变形趋势。主要研究内容如下:1.根据扫描仪工作原理对所逆向的目标工程进行数据采集,分析了外业数据采集和处理阶段误差来源,并提出了误差控制的相关措施。2.基于地面三维激光扫描点云逆向建模研究。通过试验对比法分析了不同拼接方法的配准精度;基于纹理映射成像原理对点云模型赋予纹理信息;利用人机交互式去噪方法进行点云滤波;利用试验对比法对点云简化方法进行分析;结合Geomagic Studio软件,对精简后的点云模型进行三维重建。3.点云模型精度评价方法研究。提出基于标靶轮廓点云群的靶心拟合算法确定平面标靶中心点坐标,七参数转换法将靶心坐标转换至全站仪基准坐标系下,最后与全站仪免棱镜测量结果对比进行精度校核的方法。结果表明逆向重建的三维模型精度满足规范要求,可用于变形监测。4.监测点提取研究。对于传统监测方法受监测点数量限制,无法获取未布设监测点区域的变形,提出一种从点云模型中提取特征部件,利用重心点法获取监测点的方法。5.多样性变形分析方法研究。利用模型面对比法获取了3D偏差色谱图,监测点位移计算法获取了监测点变形前后位移量,基于Matlab软件最小二乘多项式拟合法拟合特征直线,通过特征线对比法获取特征部位位移量和位移趋势。通过一组物理变形模拟试验对所提方法进行了可行性分析,结果表明监测点位移计算法获取的位移量相对于模型面对比更为准确,基于模型面对比、特征点对比和特征线对比的综合变形分析法可用于变形分析。