丁永慶

【摘要】近年來，隨著科技的發(fā)展，建筑行業(yè)引進了諸多新設(shè)備、新技術(shù)，推動著建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展。3D激光掃描技術(shù)主要是應(yīng)用3D激光掃描儀對周圍環(huán)境實施全方位的掃描，因此也被稱為“3D實景復(fù)制”技術(shù)，目前在我國諸多行業(yè)得到了應(yīng)用，為促進產(chǎn)業(yè)數(shù)字化發(fā)展做出了重要的貢獻。如今，建筑行業(yè)也引進了3D激光掃描技術(shù)，用于建筑物的立面測量，并取得了良好的效果。文章主要對3D激光掃描技術(shù)在建筑立面測量中的應(yīng)用情況進行了分析。

【關(guān)鍵詞】建筑;立面測量;3D激光掃描技術(shù)

3D激光掃描技術(shù)，主要是利用儀器設(shè)備來進行掃描，從而獲取被測物體表面的顏色信息、反射強度，生成三維彩色點云，進一步實現(xiàn)被測物體的數(shù)字化，并存儲在計算機中。相比較于傳統(tǒng)技術(shù)，3D激光掃描技術(shù)的在外作業(yè)時間相對較短，有利于縮短工期，同時，還可以全面記錄建筑及各種管道的所有數(shù)據(jù)信息，這樣的情況下，不管是二維出圖，還是三維建模，均可以有良好的信息支持。

1、3D激光掃描技術(shù)的特點

1.1可以自動采集數(shù)據(jù)

3D激光掃描技術(shù)，在進行測量的時候，無需接觸被測物體，也不需要使用反射棱鏡，在進行掃描之前，也不需要對被測物體進行表面處理，其是對被測物體表面的三維數(shù)據(jù)進行直接采集，因此所采集的數(shù)據(jù)的可靠性、準確性可得到有效保障。除此之外，3D激光掃描技術(shù)的出現(xiàn)及應(yīng)用，解決了以往面臨危險環(huán)境、危險物體或者是人員難以企及等傳統(tǒng)測量方式下無法準確測量的難題。

1.2不受時空因素的限制

3D激光掃描技術(shù)的原理在于，主動發(fā)射激光，激光發(fā)揮著掃描光源的效果，通過對其回波信號進行探測，便可以獲取被測物體的信息。因此，3D激光掃描技術(shù)在實際應(yīng)用過程中，不夠掃描環(huán)境空間、時間等因素的限制。

1.3工作量較少

3D激光掃描技術(shù)使用過程中，在進行外業(yè)測繪的時候，已經(jīng)進行了全方位測量，因此獲取了較為全面的外業(yè)數(shù)據(jù)。這樣，便無需在外業(yè)測繪的時候繪制草圖，只要在內(nèi)業(yè)時通過綜合考慮、慎重取舍，便可以完成制圖任務(wù)，大大減少了工作量。此外，若是制圖不符合設(shè)計方的要求，這時，只需以原始點云數(shù)據(jù)為根據(jù)便可以進行適當調(diào)整，不需要再進行現(xiàn)場測繪。

2、建筑立面測量中3D激光掃描技術(shù)的應(yīng)用

2.1 3D激光掃描技術(shù)在建筑立面測量中的優(yōu)勢

以往在進行建筑立面測繪的時候，多采取單點測量法，即應(yīng)用全站儀分別照準建筑物各關(guān)鍵點，如窗角等，來獲取關(guān)鍵點信息，但這樣的方法下，所獲取的信息比較離散，工作效率較低，且數(shù)據(jù)量相對較少，在外業(yè)的時候必須繪制草圖，并在內(nèi)業(yè)時將其編制成圖抽象。建筑立面測量中應(yīng)用3D激光掃描技術(shù)，首先是選好點位，然后設(shè)置好3D激光掃描儀，儀器便能自動旋轉(zhuǎn)角度，并迅速、密集地獲取建筑立面的點云數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理之后，便可以將建筑立面形態(tài)再現(xiàn)出來，成圖比較簡單、真實，且外業(yè)單站掃描幾分鐘便可以完成，工作效率較高。

2.2建筑立面測量中3D激光掃描技術(shù)的實際應(yīng)用

在建筑立面測量中應(yīng)用3D激光掃描技術(shù)的時候，一般是建筑物的精度要求較高，但并非所有建筑物均適合應(yīng)用3D激光掃描技術(shù)，因為其要求建筑物的占地面積不可過大，且可以架設(shè)地面3D激光掃描儀。3D激光掃描技術(shù)的應(yīng)用過程如下：

第一，控制點及測站。在建筑立面測量中應(yīng)用3D激光掃描技術(shù)進行測量作業(yè)的時候，每站選擇四個控制點，并使其均勻分布，放置反射片，便能滿足精度要求。經(jīng)過多次架站之后所獲取的數(shù)據(jù)信息，可以完全覆蓋建筑所有立面。針對高層建筑頂層、側(cè)立面測點之間點云密度不足的現(xiàn)象，可以適當增布設(shè)站，來解決建筑立面點云不夠的情況。在所選控制點固定好反射片標志之后，便可以應(yīng)用GPS-RTK對其中心點實施測量。

第二，外業(yè)掃描。于所選測站位置，將3D激光掃描儀架設(shè)好，開展實地三維掃描。若想對點云密度進行有效保障，可選擇長距離作業(yè)。作業(yè)過程中，應(yīng)掃描多站，每站掃描結(jié)束后系統(tǒng)自動增加一站，從而達到自動三維全景掃描、拍照的效果。

第三，點云數(shù)據(jù)拼接。首先，控制點反射片中心點的合理選擇，粗拼及坐標轉(zhuǎn)換的時候可以每站選取4個放置反射片的控制點，以保障拼接后點云數(shù)據(jù)的高精度。反射片中心點的選擇，通常是在二維視圖下灰度模式中進行選擇，然后在三維視圖中將標記好的反射片中心點拖入，檢查其位置的正確性，如果所選擇的位置與反射片中心點相偏離，則應(yīng)將該點在TPL（SOCS）點列表之中刪除，然后在三維視圖中對反射片中心點進行重新選擇。其次，點云數(shù)據(jù)粗拼。主要是利用RTK所測坐標TPL（GLCS）及所選反射片中心點TPL（SOCS）來完成點與點的匹配，從而實現(xiàn)點云數(shù)據(jù)粗拼。最后，點云數(shù)據(jù)精拼。點云數(shù)據(jù)精拼之前，應(yīng)將基礎(chǔ)站鎖定，若是已有多站拼接完成，則需要鎖定拼好站，在進行拼接的時候，應(yīng)該一站一站地進行拼接。在設(shè)置MSA拼接參數(shù)的時候，應(yīng)以粗拼時各站的拼接標準偏差為根據(jù)，并將搜索半徑選擇為粗拼標準偏差的三倍或者是三倍以上，MSA拼接的過程中，需要進行重復(fù)設(shè)定、重復(fù)計算，應(yīng)當將搜索半徑依次遞減，首次計算時，應(yīng)確保搜索半徑大于等于1，以計算結(jié)果為根據(jù)，重復(fù)設(shè)置更小值，直至最優(yōu)結(jié)果。

第四，點云數(shù)據(jù)抽稀。由于3D點云數(shù)據(jù)量比較大，因此，可以設(shè)置高性能工作站，以便于直接全部輸出原始點云數(shù)據(jù)進行編輯。針對多站聯(lián)合測量后得到的立面，需要進行點云數(shù)據(jù)抽稀，也就是在符合工程要求、滿足識別地物的基礎(chǔ)上盡量減少點云密度，在點與點之間設(shè)置一定的間隔距離，達到抽稀的效果。在設(shè)定間距的時候，應(yīng)以繪制立面精度的要求為根據(jù)。

第五，冗余數(shù)據(jù)清理。3D掃描時，也會采集到一些其他數(shù)據(jù)，即非建筑物立面數(shù)據(jù)的冗余數(shù)據(jù)，需將其剔除。

第六，繪制立面圖。繪制建筑立面圖的時候，主要是應(yīng)用CAD。選取點云數(shù)據(jù)之后，導(dǎo)出DXF格式，并將其當作底圖，然后加載到CAD中，便可以繪制立面圖。

結(jié)語：

綜上所述，應(yīng)用3D激光掃描技術(shù)進行建筑立面測量，可以獲取立面點云、紋理的影像，經(jīng)過對點云數(shù)據(jù)進行精準的處理、拼接，并在此基礎(chǔ)上合理地進行數(shù)據(jù)抽稀，便可以建立高度仿真的實景形態(tài)，準確獲取建筑物的立面情況。

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