劉洋洋， 張大磊， 宋辛辛， 王德生

（鄭州師范學(xué)院地理與旅游學(xué)院，鄭州 450044）

對(duì)邊坡不同時(shí)期的變形值進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，可以全面了解邊坡的整體變形情況，并從中找出潛在的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)（變形值較大的危險(xiǎn)區(qū)域），從而可為后續(xù)的邊坡災(zāi)害防治工作提供有力的決策支持和信息支撐［1-3］.近年來(lái)，伴隨科技的快速發(fā)展，很多的新方法、新理論以及新技術(shù)被引入到了邊坡變形分析研究中，其中比較具有代表性的就是三維激光掃描技術(shù)［4-6］，該技術(shù)突破了傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量方式，能夠快速準(zhǔn)確地采集目標(biāo)地物的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)［7］，如今已被廣泛應(yīng)用于邊坡變形分析研究中. 國(guó)外方面，Ghuffar等［8］通過(guò)機(jī)載激光掃描儀（ALS）和地面三維激光掃描儀（TLS）對(duì)奧地利某活躍滑坡采取了長(zhǎng)達(dá)9年的變形監(jiān)測(cè)；Fey等［9］基于機(jī)載激光掃描系統(tǒng)對(duì)阿爾卑斯山脈某段邊坡進(jìn)行了長(zhǎng)期形變監(jiān)測(cè)；Spreafico 等［10］基于三維激光掃描技術(shù)和離散元模型，構(gòu)建了一種新型邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法，并對(duì)意大利圣萊奧某公路邊坡進(jìn)行了變形分析. 國(guó)內(nèi)方面，趙小平等［11］系統(tǒng)闡述了基于三維激光掃描技術(shù)的變形分析原理，并以某邊坡為例，進(jìn)行了變形分析監(jiān)測(cè)；黃江等［12］基于三維激光掃描技術(shù)對(duì)某邊坡危巖體進(jìn)行了定量分析，并在點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件的支撐下構(gòu)建了邊坡危巖體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)系統(tǒng)；李濱等［13］系統(tǒng)介紹了三維激光掃描技術(shù)在邊坡監(jiān)測(cè)中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、實(shí)現(xiàn)原理以及實(shí)現(xiàn)流程，并以某邊坡為例，進(jìn)行了應(yīng)用分析.

在國(guó)內(nèi)外學(xué)者專家的共同努力下，基于三維激光掃描技術(shù)的邊坡變形監(jiān)測(cè)研究取得了很大進(jìn)展，但目前仍然存在很多急需解決的難點(diǎn)問(wèn)題，比如基于激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的山區(qū)公路邊坡高精度模型構(gòu)建問(wèn)題. 在構(gòu)建山區(qū)公路邊坡模型時(shí)，由于山區(qū)地形崎嶇復(fù)雜且高低不平，采用傳統(tǒng)的DEM建模技術(shù)和三角面片建模技術(shù)，其模型效果都不是很理想，比如說(shuō)構(gòu)建的邊坡三角面片模型表面往往會(huì)出現(xiàn)很多裂隙和孔洞，而且其對(duì)邊坡地形的表達(dá)也比較粗糙且不夠準(zhǔn)確完整；其次，構(gòu)建的邊坡DEM模型雖然對(duì)邊坡細(xì)節(jié)的表示相對(duì)完整準(zhǔn)確，但一般只適用于表面較為平坦光滑的邊坡，在面對(duì)坡面高低不平、地形地勢(shì)復(fù)雜多變的山區(qū)公路邊坡時(shí)，邊坡DEM模型對(duì)坡面細(xì)節(jié)就很難進(jìn)行完整準(zhǔn)確的表達(dá)，也就難以有效反映邊坡表面地形的真實(shí)起伏狀態(tài). 由上述內(nèi)容可知，目前需要對(duì)山區(qū)公路邊坡特點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)研究，并在此基礎(chǔ)上，引進(jìn)一些合適有效的新方法來(lái)實(shí)現(xiàn)山區(qū)公路邊坡高精度建模工作，針對(duì)上述問(wèn)題，本文將NURBS曲面模型重建技術(shù)引入到山區(qū)公路邊坡精細(xì)模型構(gòu)建中，并選取太行山區(qū)X012公路雙影線附近幾處典型山區(qū)公路邊坡為例，進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)應(yīng)用分析.

1 NURBS曲面建?；驹砑皩?shí)現(xiàn)流程

1.1 NURBS曲面建?；驹?/h3>

NURBS（Non-Uniform Rational B-Spline），即非均勻有理B 樣條，是Versprille 博士提出的一種新型曲面模型重建方法［14］. 其中，Non-Uniform指不均勻性，也就是表示在構(gòu)建不規(guī)則曲面模型時(shí)可以任意改變某個(gè)控制頂點(diǎn)的影響力范圍，這非常利于不規(guī)則曲面的構(gòu)建；Rational表示有理，其主要含義是指能夠通過(guò)有理多項(xiàng)式來(lái)對(duì)所有的NURBS 曲面模型進(jìn)行合理表達(dá)；B-Spline 表示B樣條，它主要是指能夠通過(guò)路線來(lái)構(gòu)建一條曲線，并且能夠以內(nèi)插值的形式在一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)之間進(jìn)行替換［15］.

NUBRS曲面建模技術(shù)是專為曲面復(fù)雜物體三維模型重建而設(shè)計(jì)的，它能基于曲線和曲面的形式對(duì)目標(biāo)地物三維模型的輪廓和外形進(jìn)行準(zhǔn)確精細(xì)的表達(dá). NURBS曲面模型重建技術(shù)擁有非常高效的數(shù)學(xué)表達(dá)方式，它能夠利用同一種數(shù)學(xué)模型對(duì)初級(jí)曲線曲面、二次曲線曲面以及自由曲線曲面等進(jìn)行準(zhǔn)確表示，其表達(dá)公式：

式中：Pi表示控制頂點(diǎn)；t表示控制參數(shù)；ci表示控制頂點(diǎn)Pi的權(quán)因子，曲面偏離點(diǎn)的程度由ci數(shù)值的大小來(lái)決定；Ni,k(t)主要指k次B樣條的基函數(shù)；Ri,k(t)表示節(jié)點(diǎn)矢量上的k次有理基函數(shù).

相比其他建模方法，NURBS曲面模型重建方法更適用于對(duì)復(fù)雜地物進(jìn)行三維建模，它能夠準(zhǔn)確還原復(fù)雜地物的表面細(xì)節(jié)及地形地貌特征. 假設(shè)有一張p×q次的NURBS曲面，其數(shù)學(xué)表達(dá)方式為：

式中：Pij表示控制頂點(diǎn)；cij為控制頂點(diǎn)Pij的權(quán)因子，其數(shù)值能夠決定曲面偏離點(diǎn)的程度；Ni,p(u)為u向p次的規(guī)范基；Nj,q(v)為v向q次的規(guī)范基.

1.2 NURBS曲面建模實(shí)現(xiàn)流程

與平原地區(qū)的平坦公路不同，山區(qū)公路地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜多變，地勢(shì)高低不平，在雨雪、地震、日曬、強(qiáng)風(fēng)、植被生長(zhǎng)、地下水活動(dòng)等內(nèi)外力作用下，導(dǎo)致邊坡土壤疏松、巖土突出且坡面粗糙，而且其表面會(huì)產(chǎn)生很多碎巖塊［16］. 通過(guò)觀察邊坡點(diǎn)云數(shù)據(jù)可知，山區(qū)公路邊坡點(diǎn)云起伏變化較大且分布的很不均勻，如果基于邊坡點(diǎn)云構(gòu)建DEM模型可能無(wú)法有效還原邊坡真實(shí)起伏狀態(tài)，而選用專門針對(duì)復(fù)雜地物（山區(qū)公路邊坡）進(jìn)行精細(xì)建模的NURBS 曲面模型重建方法是一種優(yōu)良選擇. 曲面建模方法不僅能夠?qū)吰卤砻娴那€度進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，而且還能修補(bǔ)還原海量的邊坡細(xì)節(jié)，從而使曲面模型更加貼合邊坡實(shí)際起伏形態(tài). NURBS曲面建模流程如圖1所示.

2 NURBS曲面建模效果對(duì)比試驗(yàn)

為了對(duì)NURBS 曲面模型重建效果進(jìn)行驗(yàn)證，以太行山區(qū)某公路邊坡局部區(qū)域?yàn)槔?，分別利用DEM建模方法、三角面片建模方法以及NURBS 曲面建模方法，對(duì)該區(qū)域進(jìn)行模型重建，并對(duì)這3 種模型效果進(jìn)行對(duì)比分析，邊坡局部區(qū)域位置及原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)效果如圖2.

圖2 邊坡局部區(qū)域位置及其原始點(diǎn)云Fig.2 Local location of slope and original point cloud

如圖3所示，通過(guò)對(duì)3種方法的邊坡建模效果進(jìn)行對(duì)比研究，可以得出以下結(jié)論：

圖3 研究區(qū)3種模型效果對(duì)比Fig.3 Effect comparison of three models in the study area

1）將3種邊坡模型重建效果和邊坡實(shí)際情況進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)，邊坡三角面片模型表面存在著大量裂縫和孔洞，而且三角面片模型對(duì)邊坡表面細(xì)節(jié)的表達(dá)也比較粗糙且不夠完整. 與之明顯不同的是，邊坡NURBS曲面模型和邊坡DEM模型對(duì)邊坡表面細(xì)節(jié)的表達(dá)都相對(duì)良好且完整，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)較為明顯的裂縫和孔洞.

2）對(duì)邊坡NURBS曲面模型和邊坡DEM模型進(jìn)行對(duì)比分析可以看到，相比邊坡DEM模型，邊坡NURBS曲面模型表面平滑且細(xì)膩，其對(duì)邊坡地形細(xì)節(jié)的表達(dá)更加豐富和完整.

3）以地形擬合度為量化對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)，選取邊坡NURBS曲面模型和邊坡DEM模型同一區(qū)域的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)作為樣本點(diǎn)，基于Matlab仿真模擬軟件對(duì)該區(qū)域的NURBS曲面模型和DEM模型地形擬合度進(jìn)行比對(duì)分析，具體結(jié)果如圖4.

圖4 兩種模型的邊坡地形擬合效果對(duì)比Fig.4 Comparison of slope terrain fitting effect between the two models

從圖4中可以看出，兩種方法構(gòu)建的邊坡模型都能對(duì)邊坡整體地形進(jìn)行有效擬合，但在邊坡局部細(xì)節(jié)方面，比如在圖3中邊坡左側(cè)不規(guī)則突變區(qū)域，邊坡NURBS曲面模型對(duì)邊坡地形的擬合度要更優(yōu)于邊坡DEM模型. 由于山區(qū)公路邊坡表面地形復(fù)雜多變，其表面存在很多的不規(guī)則突變區(qū)域，因此，在對(duì)構(gòu)建山區(qū)公路邊坡表面模型時(shí)，相比邊坡DEM模型和邊坡三角面片模型，邊坡NURBS曲面模型對(duì)邊坡表面地形表達(dá)更為完整豐富，更能貼合邊坡表面的真實(shí)起伏狀態(tài)，所以，選用NURBS曲面建模方法對(duì)山區(qū)公路邊坡進(jìn)行精細(xì)建模是一種優(yōu)良選擇.

3 山區(qū)公路邊坡變形監(jiān)測(cè)應(yīng)用研究

3.1 研究區(qū)概況

經(jīng)過(guò)綜合考慮對(duì)比，從太行山區(qū)附近X012公路雙影線公路中選取3處邊坡作為研究樣本，依次將其命名為1號(hào)、2號(hào)和3號(hào). 1號(hào)屬于巖質(zhì)邊坡，2號(hào)和3號(hào)屬于土質(zhì)巖質(zhì)二元混合邊坡. 研究區(qū)大體情況如下：

1）3處邊坡均位于太行山區(qū)，所處位置地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜多變、地勢(shì)高低不平，屬于典型的山區(qū)地貌. 由實(shí)地考察情況發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)部分土質(zhì)邊坡坡體較為松動(dòng)，坡面雨水沖刷痕跡較明顯；部分巖質(zhì)邊坡存在著一些表面風(fēng)化嚴(yán)重的危巖體，這些危巖體向外突出且呈碎裂狀態(tài)；另外，還有部分邊坡的防護(hù)堤年久失修，有破損毀壞的痕跡.

2）研究區(qū)周邊有多處知名旅游風(fēng)景區(qū)，如青龍峽、凈影寺和云臺(tái)山等. 這些景區(qū)附近平時(shí)人員車輛較多，尤其是在節(jié)假日或雙休日，人流量和車流量會(huì)達(dá)到一個(gè)峰值. 此時(shí)一旦發(fā)生邊坡地質(zhì)災(zāi)害，輕則堵斷交通，影響公路和旅游景區(qū)的正常運(yùn)營(yíng)，造成經(jīng)濟(jì)損失；重則損毀車輛，砸傷游客. 由上述情況可知，研究區(qū)附近邊坡具有較高的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，而且一旦發(fā)生災(zāi)害，損失較大. 因此，對(duì)該區(qū)域邊坡進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)很有必要，可達(dá)到防患于未然的目的.

3.2 構(gòu)建邊坡NURBS高精度曲面模型

試驗(yàn)共采集了3期邊坡點(diǎn)云數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)獲取時(shí)間依次為2016年12月1日（冬季）、2017年3月25日（春季）以及2017年9月21日（秋季）. 為了盡量避免植被因素對(duì)邊坡建模的影響，沒(méi)有選擇在植被覆蓋率相對(duì)較高的夏季進(jìn)行數(shù)據(jù)采集. 基于點(diǎn)云處理軟件對(duì)邊坡原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、濾波和簡(jiǎn)化等處理后，得到精細(xì)坡面點(diǎn)云數(shù)據(jù)，最后基于NURBS模型重建技術(shù)構(gòu)建各邊坡精細(xì)曲面模型. 以3號(hào)邊坡為例，模型效果如圖5.

圖5 邊坡NURBS曲面模型構(gòu)建Fig.5 Construction of NURBS surface model of slope

3.3 邊坡形變位移分析

通過(guò)對(duì)3處邊坡的多期NURBS 高精度曲面模型進(jìn)行對(duì)比分析，找出各邊坡的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)（危險(xiǎn)區(qū)域）. 在具體分析時(shí)，將邊坡的形變分析過(guò)程按照時(shí)間順序依次分為兩大階段：第一階段為第一期（2016年12月1日）邊坡曲面模型和第二期（2017年3月25日）邊坡曲面模型對(duì)比分析；第二階段為第二期（2017年3月25日）邊坡曲面模型和第三期（2017年9月21日）邊坡曲面模型對(duì)比分析. 通過(guò)對(duì)比分析，可依次得到兩大階段的邊坡表面色譜差異圖. 通過(guò)觀察該圖可以發(fā)現(xiàn)，邊坡在不同時(shí)期的變形情況，其中冷色調(diào)代表負(fù)向位移變化情況，暖色調(diào)代表正向位移變化情況. 最后，基于分析結(jié)果，再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)考察情況、《工程高邊坡變形量預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)規(guī)定［17］以及專家意見(jiàn)，找出3處邊坡中變形量超過(guò)規(guī)定安全閾值的危險(xiǎn)區(qū)域（地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)）. 具體情況如圖6.

由圖6 a 可知，在第一階段期間（2016 年12 月1 日—2017 年3 月25 日）內(nèi)，各邊坡都存在著一些變形情況. 其中，1號(hào)邊坡大部分區(qū)域都為淺綠色，整體變形值為-0.66～0.66 mm；由圖6c可知，2號(hào)邊坡大部分區(qū)域也被淺綠色覆蓋，整體變形值為-0.483～0.483 mm；由圖6e可知，相比1號(hào)和2號(hào)邊坡，3號(hào)邊坡大部分區(qū)域都是深青色狀態(tài)，表面在第一階段時(shí)期內(nèi)邊坡表面主要發(fā)生了一些負(fù)向位移情況，變形值最大約-2.14 mm. 另外，3號(hào)邊坡也有部分被橙色覆蓋的區(qū)域，這些區(qū)域存在著一些正向位移情況，變形值最大約-2.14 mm. 在該時(shí)期內(nèi)，各邊坡變形值都相對(duì)較小，整體都處于穩(wěn)定狀態(tài)，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小.

如圖6b所示，與第一階段相比，在第二階段（2017年3月25日—2017年9月21日），各邊坡的變形情況更加嚴(yán)重了一些，其中，紅色橢圓形標(biāo)定的1號(hào)邊坡深藍(lán)色區(qū)域，出現(xiàn)了嚴(yán)重的負(fù)向位移情況，負(fù)向變形值最高達(dá)到了-12.74 mm，除此之外，該邊坡右下方出現(xiàn)了一小塊深紅色覆蓋區(qū)域，表明該區(qū)域存在著較大的正向位移情況，正向變形值最高達(dá)到了12.74 mm；如圖6d所示，紅色三角形標(biāo)定的4號(hào)邊坡中部深藍(lán)色區(qū)域，產(chǎn)生了較為明顯的負(fù)向位移情況，變形值最高達(dá)到了-9.77 mm；如圖6 f所示，紅色橢圓標(biāo)定的5號(hào)邊坡中部和頂部?jī)蓚€(gè)區(qū)域，依舊被深藍(lán)色所覆蓋，覆蓋面積也有所擴(kuò)大，在第二階段期間最大變形值達(dá)到了-4.06 mm，表明從第一階段到第二個(gè)階段的兩個(gè)時(shí)期內(nèi)，這些區(qū)域長(zhǎng)期存在著負(fù)向位移變化，將該區(qū)域兩個(gè)階段的變形值進(jìn)行疊加計(jì)算，可知兩個(gè)階段內(nèi)該邊坡累計(jì)變形達(dá)-8.14 mm. 由《工程高邊坡變形量預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)規(guī)定［17］可知，三處邊坡某些區(qū)域（三角形及橢圓形所標(biāo)定的部分）的變形值已經(jīng)超過(guò)了安全閾值，具有很高的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性，可以將其認(rèn)定為危險(xiǎn)區(qū)域（地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)），建議當(dāng)?shù)貞?yīng)急管理部門和公路部門提前對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行災(zāi)害防治處理.

圖6 各邊坡兩個(gè)階段變形分析結(jié)果Fig.6 Deformation analysis results of each slope at two stages

3.4 邊坡監(jiān)測(cè)結(jié)果精度驗(yàn)證

為了驗(yàn)證文中方法變形監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，在采用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行邊坡變形監(jiān)測(cè)的同時(shí)，基于傳統(tǒng)的GPS技術(shù)對(duì)研究區(qū)邊坡進(jìn)行了變形分析，并借助u-檢驗(yàn)法對(duì)二者的變形監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行精度對(duì)比量化分析.

首先，從各邊坡中選取3個(gè)GPS觀測(cè)點(diǎn)為樣本點(diǎn)，其中P1、P2和P3為1號(hào)邊坡的觀測(cè)點(diǎn)，P4、P5和P6為2號(hào)邊坡的觀測(cè)點(diǎn)，P7、P8和P9為3號(hào)邊坡的觀測(cè)點(diǎn). 其次，將各邊坡觀測(cè)點(diǎn)的基于三維激光掃描的變形監(jiān)測(cè)結(jié)果和基于GPS的變形監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，由于多期模型對(duì)比結(jié)果主要顯示是邊坡垂直方向上的變形位移值，因此在具體對(duì)比時(shí)，也只取垂直方向上的邊坡GPS變形監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)比結(jié)果如表1所示.

表1 兩種方法變形監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比情況Tab.1 Comparison of deformation monitoring results of the two methods 單位：mm

由表1可知，基于三維激光掃描技術(shù)的邊坡變形監(jiān)測(cè)結(jié)果和邊坡GPS變形監(jiān)測(cè)結(jié)果基本一致，兩種方法在各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)上的變形監(jiān)測(cè)結(jié)果差值在±1 mm之內(nèi). 為了能獲取更加客觀準(zhǔn)確的精度量化分析結(jié)果，基于u-檢驗(yàn)法對(duì)二者的變形監(jiān)測(cè)結(jié)果差值進(jìn)行定量分析. 在具體計(jì)算時(shí)，基于二者的差值，首先求出差值平均值u，則有：

其次，求出差值的標(biāo)準(zhǔn)值σ，則有：σ=±0.307 3 mm.

然后，在平均值u和標(biāo)準(zhǔn)值σ的基礎(chǔ)上，對(duì)二者進(jìn)行u-檢驗(yàn)分析，則有：

式中：μ0為檢驗(yàn)結(jié)果；n為觀測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)，n=9 .

最后，將計(jì)算求出的檢驗(yàn)結(jié)果和檢驗(yàn)水準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比分析，參考檢驗(yàn)規(guī)則，將檢驗(yàn)水準(zhǔn)c取值為0.05，查詢正態(tài)分布表［18］可知：uc/2=1.96 . 由于u0=0.955<1.96=uc/2，所以，基于u-檢驗(yàn)法的驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)可以得出以下結(jié)論：基于三維激光掃描的邊坡變形監(jiān)測(cè)結(jié)果和基于GPS的邊坡變形監(jiān)測(cè)結(jié)果具有良好的一致性，由此可證明三維激光掃描技術(shù)支持下的邊坡變形監(jiān)測(cè)結(jié)果具有較高的精確度. 同時(shí)，這也說(shuō)明了基于三維激光掃描和NURBS曲面建模技術(shù)對(duì)山區(qū)公路邊坡進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)是可行且有效的.

3.5 邊坡變形規(guī)律分析及災(zāi)害防治建議

基于各邊坡不同階段的變形分析結(jié)果，再結(jié)合實(shí)地考察情況和專家意見(jiàn)，對(duì)3處邊坡的變形規(guī)律進(jìn)行總結(jié)歸納，并提出相應(yīng)的防災(zāi)減災(zāi)建議.

1）由圖6中各邊坡變形分析結(jié)果可知，相比第一階段的變形情況，3處邊坡第二階段的變形情況要更加嚴(yán)重一些. 究其原因，是因?yàn)榈谝浑A段的兩次邊坡點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集時(shí)間分別為冬季和春季，這兩個(gè)季節(jié)都是少雨季節(jié)，由研究區(qū)降雨量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，在第一階段期間，研究區(qū)降雨量相對(duì)較少，降雨強(qiáng)度也較小，各邊坡受雨水沖刷的影響相對(duì)較小，邊坡變形情況不太明顯，變形數(shù)值也相對(duì)較?。慌c之不同的是，第二階段邊坡兩次點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集時(shí)間分別為春季和夏季，期間為多雨季節(jié)，由研究區(qū)降雨量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，在第二階段時(shí)期，研究區(qū)降雨量相對(duì)較多，降雨強(qiáng)度也較大，還多次發(fā)生了暴雨和強(qiáng)降雨，各邊坡受雨水沖刷的影響相對(duì)較大，因此與第一階段相比，各邊的變形情況更為嚴(yán)重. 綜上所述，研究區(qū)各邊坡受降雨影響較大，其變形值的大小和降雨量有關(guān)，因此在降雨天氣下，建議車輛和行人經(jīng)過(guò)研究區(qū)各邊坡時(shí)，注意安全，不要逗留.

2）通過(guò)對(duì)各邊坡兩個(gè)階段的變形進(jìn)行對(duì)比可以看出，相比3號(hào)巖質(zhì)邊坡，1號(hào)和2號(hào)這兩個(gè)土質(zhì)巖質(zhì)二元混合邊坡的變形面積要更大些. 這是由于二元混合邊坡表面有大量的土塊和碎巖塊，在雨水的沖刷作用下，很容易出現(xiàn)大面積沉積或下滑，而巖質(zhì)邊坡表面基本由堅(jiān)硬巖塊構(gòu)成，受降雨影響的作用相對(duì)較小，雨水很難將大面積巖石沖刷變形. 正常情況下，只有一些相對(duì)突出或者松動(dòng)的危巖體區(qū)域才會(huì)出現(xiàn)變形情況，這一般是由于危巖體上的破碎巖塊持續(xù)向下掉落造成的.

3）在防災(zāi)減災(zāi)方面提出兩點(diǎn)建議：第一，對(duì)于各邊坡中被三角形或橢圓所標(biāo)定的變形較大的區(qū)域，也就是危險(xiǎn)區(qū)域（地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)），建議應(yīng)急管理部門或公路部門派遣專業(yè)技術(shù)人員對(duì)以上區(qū)域進(jìn)行認(rèn)真排查，并制定具有針對(duì)性的防災(zāi)減災(zāi)措施，在災(zāi)害發(fā)生之前，提前把安全隱患消除，從而達(dá)到防患于未然的目的；第二，建議基于各邊坡的實(shí)際情況，因地制宜，在各邊坡的危險(xiǎn)區(qū)域（地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)）周邊設(shè)立安全警示牌.

4 結(jié)論

1）在采用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行邊坡變形監(jiān)測(cè)時(shí)，為了獲取更高精度的山區(qū)公路邊坡模型和更準(zhǔn)確的變形監(jiān)測(cè)結(jié)果，將NURBS曲面建模方法引入到了該領(lǐng)域中. 研究結(jié)果表明，與邊坡DEM模型和邊坡三角面片模型相比，邊坡NURBS曲面模型具有更高的精度，對(duì)山區(qū)公路邊坡地形的表達(dá)更加完整和精細(xì)，對(duì)復(fù)雜地形邊坡的擬合度也更好，模型效果更加貼合山區(qū)公路邊坡地形的真實(shí)起伏狀態(tài). 由此說(shuō)明，將該方法應(yīng)用到山區(qū)公路邊坡高精度建模中是有效且可行的，從而也為該領(lǐng)域的研究提供了一種新參考.

2）以太行山區(qū)X012公路雙影線幾處邊坡為例，基于三維激光掃描技術(shù)和NURBS高精度曲面模型重建技術(shù)，進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)應(yīng)用研究. 研究結(jié)果表明，本研究方法的變形監(jiān)測(cè)結(jié)果和邊坡GPS變形監(jiān)測(cè)結(jié)果基本一致，體現(xiàn)出了良好的準(zhǔn)確性；通過(guò)變形監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確找到了研究區(qū)各邊坡變形情況較為嚴(yán)重的危險(xiǎn)區(qū)域（地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)），并提出了具有針對(duì)性和實(shí)用性的災(zāi)害防治建議，從而可為公路部門制定科學(xué)合理的邊坡防災(zāi)減災(zāi)方案提供可靠的信息支持，同時(shí)也為該領(lǐng)域的變形監(jiān)測(cè)工作提供了一種新思路.