地面三維激光掃描技術在建筑物立面測繪中的應用

文/李瑩 防城港市住房和城鄉建設測繪院 廣西防城港 538001

三維激光掃描技術能夠在不接觸測量目標的基礎上迅速獲取物體表面的三維坐標，利用軟件處理對真實三維模型實體進行測量的技術，此技術又被稱為實景復制技術。采用三維激光掃描技術獲取的三維坐標數據一般被稱為點云數據，點云數據能夠快速并實時、動態性的反映事物的真實狀態，為數字模型的科學建立提供全新技術手段。和激光測距技術中點對點的測量方式進行比較，三維激光掃描技術能夠讓傳統人工單點數據轉變為連續性自動獲取批量數據，此技術的應用上不僅僅能夠將測量速度提升，還能夠將測量密度及精度提升，這是目前國內外測繪領域中的重點研究內容。

1、地面三維激光掃描儀在建筑物立面測繪中的有效應用

文章從某一小區進行測繪分析，外業測量工作需要進行測量區域內的房屋平面、窗臺、房屋基礎標高、屋面標高等進行測量，測量完畢之后繪制立面圖。下文將從外業測量及內業處理兩部分內容進行。

1.1 進行外業測量

圖根控制工作主要進行高程控制測量、平面控制測量，這幾種測量是立面測繪及地形圖測量的重要基礎。整個測繪工程中的基礎工作為地形圖測量，采用常規方式進行測量，根據項目進行情況確定好比例，進行全面的測量及控制。

房屋立面測量在進行中，需要對測區內部進行勘察，經過勘察得知道路兩邊的視野比較寬闊，能夠為地面激光掃描儀的架設及數據采集奠定有力基礎。區域內部的大部分建筑物時間較長，非常老舊，樓宇之間的間距比較小，很多建筑物第一層到第二層出現了棚房搭建的情況，小區內部的樹木枝繁葉茂，對于建筑物遮擋非常嚴重，大部分建筑物陽臺一般為自動封閉設置，墻壁上的窗戶一般需要工作人員去建筑物內部進行有效測量，這會讓三維激光掃描儀使用難度提升，在測量當中需要利用全站儀或是鋼尺對測量起到輔助性作用，并進行測量區域相關數據的全面采集。

1.2 進行內業處理

內業處理的主要工作為常規內業處理、三維掃描儀內業處理，常規測量的主要工作為圖根資料的解算及地形圖測量內業解算，下文將重點對本次測繪工作中的數據解算進行詳細分析。

1.2.1 點云數據的有效處理

外業采集過程中的多站點云數據一般需要按照標準進行拼接，然后去除噪聲。這部分工作處理的關鍵性在于點云除燥環節的有序進行，激光點云數據測量工作主要有噪聲的測量、系統噪聲與噪聲數據的分析等相關內容，噪聲一般會被認定為系統噪聲及隨機噪聲，能夠在軟件的使用基礎上進行噪聲的自動清除，但部分工作仍然需要 進行手工操作。進行手工操作的效率以及精確性一般會與工作人員對于數據的掌握情況及對預測區的了解情況有著非常大的關系。下圖1為點云數據的處理步驟：

圖1 點云數據處理流程

1.2.2 進行坐標轉換

常規測量及三維激光掃描處理結果應該全部歸功于制圖坐標體系中的二維XY 形式當中。

1.2.3 進行立面制圖

通過CAD 的有效應用，對經常使用的窗戶、陽臺、通道及閘門等進行專門設計，在滿足測量及建筑物設計基本要求的情況下需要保證工作人員審美及作業習慣。專門設計的立面圖能夠從建筑物立面圖比例尺實際變化上進行有效調整，能夠確立面圖的出圖效果。

2、項目總結

在本次項目測量當中，利用三維激光掃描技術能夠對建筑物立面進行測量，并能夠在此技術的應用下將測量效果全面提升，能夠得到建筑物立面點坐標，將建筑物立面測量精確度提升。表面比較復雜的物體在實際測量中，能夠展現較強的細節優勢。測量過程中需要對以下幾點內容進行全面把握。

（1）外業測量中，需要選擇合理的外業測量方案，作業開始之前需要對測量地進行實地勘察，保證測量方案的科學性，確保作業設備能夠滿足作業要求，對于建筑區域比較復雜的建筑物測量，激光掃描儀具備較強的優勢，但也有一部分建筑區域不能促使激光束到達，需要根據實際情況采取必要的常規測量方式進行結合測量。

（2）內業數據在處理過程中必須保證工作人員專業知識能夠符合要求，并且需要安排工作人員進行測量區域狀況的熟悉，并且工作人員在了解情況的同時還需要保證外業及內業工作任務的有效同時進行。

（3）測站周圍環境若比較復雜，就需要對模型進行合理選擇，很多時候需要將各種模型進行結合，將路徑誤差進行消除或是削弱，保證三維激光點云數據的精確度及正確性。

（4）地面激光測量技術在使用過程中，能夠對建筑物外立面進行測量，并能夠獲取多種外立面測量結果，這為不同測量及表現形式奠定了有力基礎。與此同時，還能夠將數據成果精確度要求全面提升。

3、地面三維激光掃描技術未來發展

地面三維激光掃描技術在國內及國外應用力度不斷增強，此技術在各個領域中的應用逐漸被普及，在各大工程領域當中都能夠表現較強的優勢，這是信息事業及科學技術的新型技術革新。地面三維激光掃描技術本身工作效率較高，具備較強精確度，采樣率較高，還具備其他技術不具備的非接觸優勢，在測繪領域中的發展潛力非常大。所以，今后各項工程的有效不斷實踐中，需要將此技術的應用范圍不斷革廣，將其作用及優勢能夠最大程度的發揮在測繪領域當中，展現此項技術的應用價值，例如土方測量對于此技術的有效應用。除此之外，相關處理軟件及配套功能的開發及研究工作也需要不斷開展。

結語：

三維激光掃描技術在建筑立面測繪中已經被有效應用，這項技術的有效應用已經將外業測繪工作效率全面提升，能夠將外業工作人員工作強度大大減輕，還能夠對外業作業環境進行全面改善，這不僅僅能夠將工作效率提升，還能夠進一步提升產品質量，應被大范圍推廣使用。