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5倍以上高效,30万+价格,外立面测量就是这样简单!

2018 / 04 / 08
一、背景
在建筑物立面测量领域,三维激光扫描测量技术的出现和发展,克服了传统建筑立面测量的局限性,它不再是利用皮尺、测距仪等简单工具进行建筑物长宽高的测量模式,而是能对建筑物进行无接触、快速、高精度扫描,同时将获得的点云信息快速转换成计算机可以处理的数据的高效测量方式。解决了建筑物立面数据人工采集时所带来的精度损失、效率损失等问题,尤其是解决了高层建筑物立面元素无法量测的问题。
二、立面测量的工作流程
外业测量需要对测区范围内房屋的平面位置、窗台、基础标高、屋顶高度等进行测量,并绘制立面图。项目主要包括内业和外业两部分工作内容,具体工作步骤如下图:

图1:项目流程图
 
图2:低矮居民楼外业环境1
 
图3:低矮居民楼外业环境2
 
图4:低矮居民楼外业环境3
 
图5:低矮居民楼外业环境4
 
图6:低矮居民楼外业环境5
三、设备一览表
HS系列高精度三维激光扫描仪是海达数云完全自主知识产权的高精度静态三维激光系统。该设备具有高精度、高频率、长距离等特点,广泛应用于地质灾害监测、数字城市建模、数字矿山测量、数字文化遗产、精密工业测量等领域提供完整的信息化解决方案与服务,为数字三维世界建设与应用提供技术支撑。
 
图7:HS系列高精度三维激光扫描仪
有效测程:1200米/650米/450米
激光发射频率:最大50万点/秒
全景分辨率:7000万像素(需选配外置相机)
测距精度:5mm@40m
四、点云数据处理
点云数据预处理,采用海达数云公司的配套处理软件。将外业采集的数据导入软件中,各站数据需要统一坐标系进行拼接,若扫描作业环境拥有地面控制成果,还可通过软件自动对各站点云数据进行拼接配准。将模型空间里的多块点云合成为一个单一有效的点云。配准后的点云数据如下图所示:
 

图8:配准点云俯视图 

图9:配准点云侧视图
立面图通常采用AutoCAD软件绘制,配套软件可以完美实现点云数据与AutoCAD的连接,通过三维静态显示可以切换到建筑物各个立面,在平面上进行矢量化描绘,如图所示。
案例一:低矮居民楼成果图 


图10:正面立面点云图

 
图11:侧面立面点云
 
图 12:正面立面点云图
 

图13:局部放大细节点云图 


图 14:局部放大细节点云图
将描绘完成的立面图附以俯视图结合建筑物现场照片即可输出建筑物立面测绘成果,如所示。
 
图15:CK3正面(南)1:100 
 
图16:CK3正面(北)1:100
 
图17:CK3侧面(西)1:100
 
图 18:CK3侧面(东)1:100 
 
图 19:立面装饰材料示意
案例二:超高层建筑成果图
 
图 20:超高层建筑立面对比图
 
图21: 超高层建筑立面成果图
案例三:曲面建筑成果图
 
图22:曲面环境-1
 
图23:曲面环境-2
 
图24:曲面立面图
经过统一化的点云数据是包含测站范围内所有地物三维坐标信息的整体数据,通过切割点云可以获得各个独立建筑物的有效数据。为了使得各建筑物各立面数据能够正确投影到二维平面上,需以建筑物立面数据为依据建立空间坐标系。
结合武汉、深圳、厦门、南昌等多地立面测绘项目,对HS系列高精度三维激光扫描仪运用于立面测绘领域的技术优势、路线进行了详细的阐述。其快速、准确、高效等技术优势在建筑物立面测绘领域得到充分的展现,取得了较好的成效。
五、对比传统作业模式技术优势
在建筑物立面测量作业中,三维激光扫描仪与全站仪等单点采集三维数据的方法相比:
1.被测目标不同:传统方式只能测量反射棱镜所在位置的点位坐标,被测物体必须是棱镜能够到达的地方,难以对危险区域或测量人员难以到达的区域进行测量。而三维激光扫描不需要接触被测物体就可以工作。
2.观测环境不同:传统方式因为需要瞄准棱镜,必须在白天或者较明亮的地方进行测量。而三维激光扫描测量可以全天候的进行测量。
3.测量精度不同:单点定位精度都是毫米级的,三维激光描仪的定位精度比全站仪略低,但是目前部分全站式三维激光扫描仪已经可以达到全站仪的精度,满足立面测量的精度是足够的。
4.获取数据的量不同:传统方式只能够有限度地获取目标的特征点。而三维激光扫描仪可以获取高密度的观测目标的海量数据,采样速率高,对物体的细部描述细致。
5.作业效率提高:通过实践证明,三维激光扫描仪作业效率相较传统全站仪方式,效率提升了5倍以上,具体效率参考如下:
 
六、项目小结
通过项目实践,采用地面三维激光扫描技术进行房屋外立面测量能有效提高测量效率,获取更多的外立面点坐标,提高外立面测量精度,特别在测量表面复杂的物体及其细节方面优势更加明显。
在项目实际测量工作中要对以下几点经验总结:
1.选择合适的外业测量方案:作业前需对实地进行细致的踏勘,从而选择合适的作业方案,特别对一些建筑物结构复杂的区域,激光扫描技术有明显优势,但也有部分区域激光束无法到达,需要采用必要的常规测量手段予以补充。
2.内业数据处理对专业知识的要求较高,且要求处理人员熟悉测区状况,宜由同一组人员完成内业和外业的全部工作任务。
3.在测站周围环境复杂的情况下,需要选择合适的模型甚至是多种模型结合使用来消除或削弱多路径误差,确保三维激光点云数据的正确性和精度。
4.采用地面激光测量技术进行建筑物外立面测量,为获取多种外立面数据成果提供了更多表现形式。
5.通过各地项目经验的积累,公司能为客户提供更加高效的流程解决方案。


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