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三维激光在外立面改造应用案例

2020 - 03 - 20
    随着城市的不断发展,街道两侧既有建筑已不能满足现代街道商业化的要求,而两侧建筑立面上大小不一、颜色各异的广告位,以及因老旧或维护不当导致杂乱无章的居民楼和商铺,逐渐成为破坏街道整体形象的要素。
    为了给城市人民提供一个整洁有序的城市环境,需要对城市进行整体规划,将临街外立面整体化、统一化。通过统一的色调、尺寸、规划设计,对街区内无序的临街商业广告、墙面、门面等进行整合或处理。

项目简介

    广州某市为更好的提升当地经济、居住环境,对其228国道某段两侧建筑进行街道立面改造工程。
  *本改造工程总里程3.1公里,共98栋建筑。
  *要求分别统计墙体、门、窗、广告牌面积,并绘制立面图。
  *立面图精度不得超过5cm。

立面测量工作作业流程

▲图1 项目流程图

▲图2 沿街商铺环境

▲图3 沿街异形建筑

设备一览表

    HS-i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4 HS-i系列三维激光扫描仪

有效测程:1000米/650米/500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


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5 拼接点云的俯视图

    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:

▲图6 依据点云在CAD平台绘制矢量图

    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7 沿街商铺街景图

▲图8 沿街商铺立面矢量图

▲图9 沿街异形建筑街景示例图

▲图10 沿街异形建筑立面矢量图

    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-i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、路线进行了详细的分析: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。

三维激光扫描技术优势

1.无需瞄准:三维激光扫描仪可以进行全方位测量,已经脱离了全站仪等仪器所必备的瞄准器、物镜和目镜,使得外业人员不必再忍耐大量观测造成的眩晕,自动化测量提高了外业作业效率。

2.无需草图连线:由于激光测量速度很快,对于外业测绘项目全方位测量,其外业数据较全,所以也无需绘制草图,只需要在内业进行综合取舍,完成制图任务。

3.无透视投影变形:摄影测量技术中相片的拍摄是透视投影,会产生较为明显的变形,而三维激光扫描仪类似全站仪直接获取距离和角度,所以其点位无投影变形。

4.全天候作业:主动发射光源,不依赖自然光。

5.异形复杂建筑同样适用。

6.作业效率得以提升

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