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边坡的失稳及变化将直接引起滑坡、崩塌等灾害,因此对边坡变化的监测显得尤为重要,而传统的边坡变化监测方法主要是利用GPS、全站仪等测量设备实现单点的监测,该监测方法虽然精度较高,但监测结果无法反应整个边坡的变化状况,而边坡变化属于区域的变化,因此,基于此,本文将三维激光扫描技术(简称TLS)引入到边坡变化监测中。通过对三维激光扫描误差进行系统分析,确定影响变形精度的主要误差,并基于此建立能够提取变形量的最小阈值。利用改进的ICP实现高精度的点云配准,并对配准后的不同期点云数据进行变化量的提取,将变化量与阈值进行对比分析,确定提取的真实变形量,从而实现三维激光扫描的边坡监测。本文对三维激光扫描技术进行变形监测的主要成果有:(1)对影响三维激光扫描的误差进行了系统分析,包括测距误差、测角误差、配准误差及光斑引起的误差,并由此构建了点位误差模型。(2)研究了针对点对点变形的可监测的最小变形量阈值。该方法的核心首先是利用点位误差模型构建点位误差椭球,确定最佳的椭球缩放系数,并构建相邻点位误差椭球模型,通过分析点云的行数和列数,确定整个点云误差椭球体积,根据误差椭球不同方向的大小确定可监测的最小变形量。(3)研究了三维激光扫描的配准算法,对传统的ICP算法进行了改进,将ICP算法和四参数结合进行点云配准,并引入固定区域点云,给出了固定区域点云提取方法,最终利用四参数实现点云粗配准的同时,结合稳定点云实现点云精配准。(4)利用三维激光扫描对模拟的不同大小边坡变形进行分析,并提取不同大小边坡变形量,将提取的变形量与实际变形量进行对比分析,确定最小可监测量,将该可监测量与计算得到的可监测指标进行对比分析,判断本文构建的最小可监测指标的准确性。(5)利用三维激光扫描仪对某矿山一个边坡进行实际扫描,获取两期边坡点云数据。利用四参数算法实现点云的粗配准,并利用改进的ICP算法实现点云的精配准,对两期配准后的点云进行偏差计算,并将计算结果与变形可监测性指标进行对比分析,确定实际发生变形的区域。