建筑测绘中三维激光扫描技术的应用研究

建筑测绘中三维激光扫描技术的应用研究

楚涛

新疆维吾尔自治区第一测绘院新疆  昌吉  831100

摘要：科学技术的发展，我国的三维激光扫描技术有了很大进展，并在建筑测绘中得到了广泛的应用。在地籍测绘行业中，应用最为广泛的便是三维激光扫描技术。同时，这种技术的适应范围较广，所取得的效果较为明显。该技术的有效运用，不仅可以为地籍测绘工作的有序开展创造良好条件，并且可以推动信息技术和土地空间规划事业的融合发展。为此，本篇文章首先对三维激光扫描技术和建筑测绘概论，其次探讨三维激光扫描技术在地籍测绘中的应用，以便更好地发挥该技术的优势。

关键词：三维激光扫描；建筑绘制；点云数据；扫描距离；测绘

引言

三维激光扫描系统可快速获取大场景点云数据，发明之初主要应用于医学逆向工程的三维模型重建。随着三维激光扫描设备和技术的不断发展，其应用领域扩展至各个行业。在文物保护、灾害监测与应急、城市规划与管理、自然资源利用、智能交通、导航与位置服务、自动驾驶、高精地图、变形监测等方面起着重要作用。

1三维激光扫描技术和建筑测绘概论

传统的针对建筑物进行数据测量工作的测绘方法一般是通过使用标尺、测距仪、全站仪等常规器具对建筑物进行人工测量工作，这种落后的测绘方法不但需要浪费大量的人力资源，同时由于受制于落后的测绘技术手段，无法对建筑物进行精确的三维模型的建立，对于建筑主体中的各项数据和测量指标以及建筑物自身的结构特征都无法实现精确详细的表达，并且由于传统测绘工艺自身的技术水平限制，在进行数据测量的过程中容易对建筑物产生损伤。所以为了提高建筑测绘工作的工作质量和整体的测绘技术水平，做到精确的建立三维数字化建筑模型，从而高效的进行建筑测绘工作，有关单位和部门应当结合自身的行业发展现状和特征，有选择的引入高新科技设备，例如现阶段被建筑测绘行业广泛使用的三维激光扫描仪，从而实现自身行业的技术革新。三维激光扫描技术是近些年来测绘科学研究领域新的发展突破，是新型的科学技术测绘手段，在当前我国的测绘工作中已经实现了广泛的应用并为国内测绘行业的发展起到了重要的积极作用。三维激光扫描技术与现代高精度传感技术二者相结合，极大的增加了建筑测绘信息数据获取的精确度和分辨率，同时具有工作效率高、定点精确度高、测量范围广的特点，能够有效的解决传统人工测绘工程中存在的缺陷，有力的推动国内测绘行业的良好发展，提高了建筑行业整体的工作质量和安全可靠性，提高了工程项目规划设计方案的科学性和规范性。

2三维激光扫描技术在地籍测绘中的应用研究

在地籍测绘工作中所运用到的各种三维激光扫描技术，充分结合了三维激光扫描系统的优势。具体来看，地籍测绘工作中所运用的三维激光扫描系统和前期设定的系统之间存在着较为明显的差异。在具体工作中，需要工作人员综合考虑到系统特点、测绘的实际状况等，并结合系统平台的运行情况、空间扫描仪位置等相关信息，将对分为机载型扫描系统和手持型激光扫描系统等不同类型。结合工作的实际情况，选择最为合适的测试类型，推动相关工作的有序开展。在现阶段的地籍测绘工作中得到了极为广泛的运用。从其优势角度进行分析，可以在整个测绘工作中高效、实时、动态化处理各种数据和信息。如果在实际测量工作中出现了大量的三维地形数据信息，该设备也可以对其进行及时获取。如果在实际工作中缺乏了专门性数据处理软件，该设备将无法正常使用。同时，如果工作人员能够结合GPS全球定位系统等相关性技术的优势，则可以更好地满足地籍测绘方面的实际需求，从而获得更为精准的数据。

2.1基于点云数据的模型构建

在利用三维激光扫描技术对建筑物进行建模时，首先需要对点云数据进行预处理，包括对点云数据的去噪、简化、滤波等。然后根据预处理后的点云数据建立数字高程模型，并根据设计要求确定建筑物的高度、形状、尺寸，以及建筑物的结构特征。接下来需要利用三维建模软件对建筑物的结构进行建模。例如，在建模过程中，可以先建立建筑物的整体模型，然后在此基础上进行局部建模。此时，需要先建立建筑物的框架模型，然后再建立地面和屋顶的模型。在此过程中，可以结合建筑结构的具体特点和实际需要确定模型构建方案。此外，还需要将建筑物与周边环境进行协调。

2.2在站点位置的设定方面

因为3D激光扫描仪测绘设备在运用的过程中，其站点位置相对较为灵活。如果需要在地势较高、视觉表现良好的巷道位置上利用这种仪器设备，还需要充分考虑到站点的实际要求等因素的影响。如果在开展该部分工作之前，已经完成了站点位置的确定工作，则可以对站点位置进行有效调整。最好将其设定在控制点上，随后对其进行对中整平处理。此外，还需要注意的是，整个测量工作中，都需要确定其坐标系统为独立的坐标系，为不同站点之间的数据拼接工作开展创造良好条件。

2.3测绘工作的正式工作环节

在保证测绘点位的合理布置基础之上，需要对站标和仪器进行架台和设置工作，这样才能使用三维激光扫描技术对被测物体和区域进行扫描作业。在保证前期准备工作完备的基础上，三维激光扫描技术在每一站的扫描过程需要约四分钟，同时，在激光扫描的过程中为了进一步提高数据测量的工作质量，保证测量数据获取的准确性，可以在锁车的区域开启外置全球定位系统，保证整体的坐标系统可以满足激光扫描的需求。在激光扫描工作阶段结束后，如果获取的数据未能达到规划要求，或者整体数据信息存在着明显的缺陷和漏洞，可以针对部分有缺陷的区域重新进行激光扫描，保证数据获取的完整度和精确度。另外，在整个三维激光扫描阶段，也可以通过使用棱镜全站仪，防止被测物体或区域周围的建筑物或者其他因素对测量过程产生不利影响，进一步提高数据获取的整体质量。同时，在控制点位的附近范围，可以设置十字靶心，保证数据测量结果整体的统一性和均匀性，避免出现被测区域扫描不全的情况发生。

2.4建筑三维实体模型的生成

建筑三维实体模型的构建是通过对扫描数据进行处理、建模来实现的。常用的方法有：①点云数据的拓扑重建。通过点云数据的拓扑重建，可以形成三维实体模型，例如利用3dsmax或project软件进行建模。②利用表面重建法。用点云数据直接重建物体表面，然后利用模型编辑软件进行几何建模，如3dsmax或project等。③利用规则或非规则几何图形的快速建模方法。主要有基于规则的建模方法和基于非规则几何图形的建模方法。例如，用3dsmax进行建模时，可采用参数化建模的方式进行处理，以避免大量重复劳动。

结语

综合上述研究，提出的建筑立面测绘方法能够为建筑工程施工提供有效的帮助，在未来应用这一测绘方法时，三维激光扫描技术还将得到进一步的发展，并且其他技术的产生也会为其提供有利帮助，实现对建筑几何特征的真实展现。目前三维激光技术仍然是一项新型技术，还存在有待进一步完善的问题。例如，对原始数据采集时若周围干扰因素过多会造成数据数量增加，影响后续配准等。因此，在后续的研究中还将对诸如此类问题进行更深入探索。

参考文献

[1]李盎然，邓文彬，侯雪晴.三维激光扫描技术在古建筑测绘中的应用[J].地理空间信息，2022，20（7）：101-103.

[2]黄晓群.三维激光扫描技术在建筑立面测绘中的应用研究[J].工程与建设，2022，36（5）：1260-1262，1297.

[3]胡国军.地面三维激光扫描技术在历史建筑测绘工作中的应用[J].测绘与空间地理信息，2022，45（12）：188-190.