三維激光掃描作為一種新的測量技術(shù)手段，應(yīng)用是十分廣泛的。目前已經(jīng)應(yīng)用比較成熟的領(lǐng)域有測繪、建筑、礦產(chǎn)、交通、林業(yè)、規(guī)劃、文物保護(hù)、工業(yè)等。今天我們就主要來看一下三維掃描在建筑行業(yè)的應(yīng)用。

作為一種全新的測繪手段，三維掃描擺脫了傳統(tǒng)測量無法逾越的限制，并讓測量結(jié)果精細(xì)度提高到一個(gè)新的層次。如建筑施工時(shí)土石方階段的快速方量數(shù)據(jù)獲取及監(jiān)測，土建階段的施工空間質(zhì)量檢測，安裝工程和裝飾工程階段的施工現(xiàn)狀分析，竣工驗(yàn)收階段的客觀數(shù)據(jù)比對等等。

三維激光掃描儀提供了快捷的測繪手段，并將現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)高精度、完整地帶回辦公室供細(xì)化測繪、設(shè)計(jì)規(guī)劃、研究計(jì)算、場景仿真等進(jìn)一步應(yīng)用。測量結(jié)果不僅包含特征點(diǎn)幾何特性，而且連同現(xiàn)場對象的細(xì)節(jié)特征，甚至對象的顏色信息以及完整的三維空間結(jié)構(gòu)都保存下來。實(shí)現(xiàn)全面、可視化、精準(zhǔn)測量結(jié)果，完全可以在辦公室電腦中進(jìn)行細(xì)化測量和勘察，減少野外數(shù)據(jù)采集的工作量和采集時(shí)間。下面我們通過兩個(gè)三維掃描在建筑行業(yè)應(yīng)用的案例來了解一下。

1、三維激光掃描技術(shù)在建筑立面測繪中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的建筑立面測量使用“全站儀免棱鏡測量”與“手繪草圖”相結(jié)合的方法。使用全站儀測量出門窗等結(jié)構(gòu)的每一個(gè)角點(diǎn)，并輔以草圖說明，內(nèi)業(yè)處理時(shí)將三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成立面的二維坐標(biāo)，繪制出建筑立面的CAD文件。

這種作業(yè)方式在遇到古建筑等結(jié)構(gòu)系統(tǒng)較為復(fù)雜的情況時(shí)，需要測量的結(jié)構(gòu)點(diǎn)非常多，工作量大且不容易記錄，效率較為低下。因此，有必要對原有的工作流程進(jìn)行改進(jìn)，以勝任更多類型建筑的立面測圖任務(wù)。

三維激光掃描技術(shù)，又稱實(shí)景復(fù)制技術(shù)，該技術(shù)可以快速重建出整個(gè)建筑物的全部空間幾何特征，以1:1的真實(shí)比例呈現(xiàn)在計(jì)算機(jī)中，其數(shù)據(jù)格式為高密度、高精度的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，利用該數(shù)據(jù)結(jié)合相關(guān)軟件可以快速精確地制作建筑立面圖形。

 為了保證原始數(shù)據(jù)的精度以及工作的便捷度，外業(yè)掃描宜采用架站式三維激光掃描儀。內(nèi)業(yè)制圖可以使用支持點(diǎn)云的制圖軟件，也可以直接使用專業(yè)的點(diǎn)云處理平臺。

使用三維激光掃描技術(shù)獲取建筑物完整點(diǎn)云，能夠保證立面測量的繪圖質(zhì)量，一套數(shù)據(jù)即可完成繪圖、調(diào)繪、質(zhì)檢等多種用途。激光掃描儀在較短的時(shí)間內(nèi)即可獲取整個(gè)全景視野中的所有三維信息，比全站儀免棱鏡觀測結(jié)構(gòu)點(diǎn)的效率高出幾十倍，同時(shí)結(jié)合 點(diǎn)云處理軟件，可以根據(jù)建筑立面點(diǎn)云高效制作建筑立面圖。精確詳細(xì)的立面圖，能夠?yàn)榻ㄖ锏闹卫恚蘅樇懊阑忍峁?shù)據(jù)支持，尤其是在城市建設(shè)和歷史建筑保護(hù)項(xiàng)目中作用更加明顯。因此基于三維激光掃描技術(shù)的建筑立面測圖方案值得在行業(yè)內(nèi)進(jìn)行推廣應(yīng)用。

2、三維激光掃描儀在建筑竣工測量中的應(yīng)用

三維掃描儀在竣工勘驗(yàn)中應(yīng)用的工作流程，分為三大步驟：點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取——點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理（數(shù)據(jù)配準(zhǔn)、噪點(diǎn)去除）——模型構(gòu)建（算法選擇、模型建立和紋理鑲嵌）。具體流程如下：

（1）點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取

掃描前根據(jù)需求擬定掃描的布局，進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，確定掃描精度和掃描幀數(shù)等參數(shù)。根據(jù)現(xiàn)有的測量條件和測站點(diǎn)位置選擇合理的模型拼接方式，使掃描效果達(dá)到最佳。

（2）點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理（數(shù)據(jù)配準(zhǔn)、噪點(diǎn)去除）

外業(yè)數(shù)據(jù)采集完成后對獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括配準(zhǔn)和去噪兩個(gè)過程，去噪是應(yīng)用過濾算法剔除原始點(diǎn)云中的錯(cuò)誤點(diǎn)和含有粗差的點(diǎn)。之后進(jìn)入內(nèi)業(yè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)步驟，即將兩個(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)系中的大容量三維空間數(shù)據(jù)點(diǎn)集通過特征點(diǎn)轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)計(jì)算過程。

（3）模型構(gòu)建（算法選擇、模型建立和紋理鑲嵌）

1.數(shù)據(jù)處理完成后，進(jìn)入建模階段，首先進(jìn)行數(shù)學(xué)算法的選擇，算法選擇的恰當(dāng)與否決定最終模型的精度和和數(shù)據(jù)表達(dá)的正確性。

2.通過計(jì)算機(jī)直接對實(shí)體進(jìn)行自動建模，通過自動化的軟件平臺，用獲取的點(diǎn)云強(qiáng)度信息和相機(jī)獲取的影像信息對模型進(jìn)行紋理鑲嵌。

上海滬敖信息科技有限公司是一家致力于三維數(shù)字化行業(yè)解決方案的技術(shù)型企業(yè)。公司以行業(yè)應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，為客戶提供三維數(shù)字化采集、三維數(shù)據(jù)處理等一系列服務(wù)。滬敖擁有手持三維掃描儀、小空間三維掃描儀、地面三維激光掃描儀、無人機(jī)實(shí)景三維系統(tǒng)、3D打印機(jī)等多種技術(shù)手段，是行業(yè)內(nèi)知名設(shè)備的簽約合作伙伴。從幾厘米到幾十米的對象、或從幾米到上千米的三維空間，滬敖均可提供涵蓋軟硬件產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)的完整解決方案。