解决方案

始终致力于高精度三维激光系列产品开发、应用服务与产业化,为用户提供多行业、全场景解决方案。

三维激光技术在外立面测量中的应用

三维激光技术在外立面测量中的应用

项目背景
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  工程规划竣工测量是对已施工完成的建筑项目进行规划审核,对工程中的各种建筑物进行测量验收,并进行分析比较,根据工程的各项标准以及测量的依据,为工程验收提供质量评定依据。在测量时,数据必须精确无误,为竣工验收提供可靠的信息依据,保证工程项目可以安全的投入使用。

  基于三维激光技术在竣工测量中的应用,可以有效的提高规划验收的科学性和准确性,落实规划意图、合理利用土地、项目建设的真实记录,而且其中的立面测量成果还为城市规划部门及监察部门提供重要执法依据。

一、项目简介

  (一)项目概况

  为满足相关勘测院工作需求,积极响应拓展相关领域内的新兴业务,海达数云基于地面激光扫描技术承接了一系列建筑立面测量项目。

  2017年2月,在厦门市某小区外立面改造测量项目中,海达数云利用激光扫描仪进行建筑物立面测制,快速、准确地为相关设计单位提供基础立面图。

  (二)项目要求

  采用三维激光扫描仪对小区立面整治项目范围内的建筑外立面进行三维数字化测量,获得项目范围内的点云模型及彩色数字正射影像图。

  技术服务方式为现场点云数据采集和后期测绘图纸绘制。提供数据成果为点云数据、DWG格式文件、立面测绘图电子文件及纸质文件。要求图片清晰、数据详明。所提供的点云整体拼接精度<1cm,需满足立面整治施工图绘制和工程量计算的要求。

二、设备一览表

  (一)硬件设备

  HS系列高精度三维激光扫描仪是海达数云完全自主研发的脉冲式、全波形、高精度、高频率三维激光扫描仪,配套中海达自主研发的全业务流程三维激光点云处理系列软件,具备测量精度高、点云处理效率高、成果应用多样化等特点。

  1.激光等级:1级

  2.最远扫描距离:1200米

  3.数据获取速度:50万点/秒

  4.测距误差:5毫米

  5.双轴补偿器:补偿范围5°;分辨率0.001°

  6.防护等级:IP64

  7.数据存储:内置固态硬盘存储器容量240G

  8.提供高清单反相机连接口,集成高清单反相机

  HS系列高精度三维激光扫描仪

  (二)配套软件

  HDScene是为海达数云自主研发的地面站三维激光扫描仪专门设计的配套数据处理软件。软件处理硬件采集所输出的数据,主要功能包括数据导入导出,视图显示(三维、平面、快速、草图、拼接视图)、点云拼接(草图拼接、特征点面拼接、自动面拼接及优化拼接)、点云处理与分析、点云影像配准与着色等。

  海达三维激光点云拼接软件(HD Scene)

三、作业优势

  (一)无需瞄准

  地面激光扫描仪脱离了全站仪、经纬仪等仪器所必备的瞄准器、物镜和目镜,自动化测量提高了外业作业效率。

  (二)无需草图连线

  外业数据较全,无需绘制草图,在内业进行综合取舍,完成制图任务,不必再去现场。

  (三)无透视投影变形

  摄影测量技术中相片的拍摄是透视投影,产生了较为明显的变形,而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。

  (四)联合CAD测图

  可直接依据点云绘制点、线发送至CAD工具栏,其中包括绘制2D和3D点、线到CAD,设置发送坐标等。该工具能够将采集的二维多段线对象传送到AutoCAD软件中,方便测图人员快速的采集二维的线状要素。

四、技术路线

  技术路线

五、数据采集

  (一)利用地面三维激光扫描仪实施扫描时,主要采用两种方法:

  1.采用电脑控制激光扫描仪进行扫描,该方法可根据测量范围设定单站扫描起止角度(扫描之前应了解仪器零角度方向),扫描完后可以在电脑中直接观察扫描数据质量。

  2.采用仪器直接采集,扫描时务必注意测站顺序。该模式对数据质量无法在现场监视,但是作业效率高。

  外业数据采集

  (二)数据处理及配准

  数据预处理和配准采用海达数云的软件HD Scene,可采用两种方法:

  (1)选择同名特征点的方法进行配准,至少要选择4个同名点;

  (2)人工交互式移动测站粗配,再采用ICP算法自动精配,提高配准精度。

  (三)注意事项

  由于测区树木较多,需分多站扫描,设站时应满足以下要求:

  1.以尽量少的测站覆盖整个测区,选取400m以上测距,同时使用较大的角分辨率,以减少数据量;

  2.将测站设在较高位置正对楼房扫描,以获取较多目标点,同时避免产生盲区。使用RTK或全站仪准确采集测站的外部坐标,用于后续配准拼接、坐标转换。

  单站点云数据

六、内业成果

  (一)立面图绘制

  1.点云数据绘制立面图

  利用处理后的点云数据绘制立面图,可采用两种方法:立体模式特征点提取(三维量测)、平面投影描图模式。

  依据点云绘制轮廓线初步正面成果

  初步侧面成果

  2.外业查漏补缺

  作业工具采用钢卷尺、测距仪、全站仪,对于大面积缺漏的,采用激光扫描仪补测。根据照片外业调绘、外业补测数据在HdPtVector中进行制图。

  (二)属性录入

  绘制立面图示例图

七、结论

  立足测绘新技术的应用,结合厦门市立面改造项目,利用地面三维激光扫描技术的全天候、高效、准确等技术优势辅助规划设计工作者完成了一系列建筑立面测量项目,并取得了较好的成效。

  相对传统立面测绘方式如采用皮尺、测距仪等进行测量,现场作业时必须绘制草图,对于无法测量的地方采用目测,大大提高了测量精度、精简了作业流程。

  基于地面三维激光扫描仪提出的作业方法改变了传统作业模式,在数据采集效率和成图精度上均得到较大的提高,尤其是减轻异形建筑立面测量的内外业工作量。

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