地面三维激光扫描技术在建筑物立面测绘中的应用

文/李莹 防城港市住房和城乡建设测绘院 广西防城港 538001

三维激光扫描技术能够在不接触测量目标的基础上迅速获取物体表面的三维坐标，利用软件处理对真实三维模型实体进行测量的技术，此技术又被称为实景复制技术。采用三维激光扫描技术获取的三维坐标数据一般被称为点云数据，点云数据能够快速并实时、动态性的反映事物的真实状态，为数字模型的科学建立提供全新技术手段。和激光测距技术中点对点的测量方式进行比较，三维激光扫描技术能够让传统人工单点数据转变为连续性自动获取批量数据，此技术的应用上不仅仅能够将测量速度提升，还能够将测量密度及精度提升，这是目前国内外测绘领域中的重点研究内容。

1、地面三维激光扫描仪在建筑物立面测绘中的有效应用

文章从某一小区进行测绘分析，外业测量工作需要进行测量区域内的房屋平面、窗台、房屋基础标高、屋面标高等进行测量，测量完毕之后绘制立面图。下文将从外业测量及内业处理两部分内容进行。

1.1 进行外业测量

图根控制工作主要进行高程控制测量、平面控制测量，这几种测量是立面测绘及地形图测量的重要基础。整个测绘工程中的基础工作为地形图测量，采用常规方式进行测量，根据项目进行情况确定好比例，进行全面的测量及控制。

房屋立面测量在进行中，需要对测区内部进行勘察，经过勘察得知道路两边的视野比较宽阔，能够为地面激光扫描仪的架设及数据采集奠定有力基础。区域内部的大部分建筑物时间较长，非常老旧，楼宇之间的间距比较小，很多建筑物第一层到第二层出现了棚房搭建的情况，小区内部的树木枝繁叶茂，对于建筑物遮挡非常严重，大部分建筑物阳台一般为自动封闭设置，墙壁上的窗户一般需要工作人员去建筑物内部进行有效测量，这会让三维激光扫描仪使用难度提升，在测量当中需要利用全站仪或是钢尺对测量起到辅助性作用，并进行测量区域相关数据的全面采集。

1.2 进行内业处理

内业处理的主要工作为常规内业处理、三维扫描仪内业处理，常规测量的主要工作为图根资料的解算及地形图测量内业解算，下文将重点对本次测绘工作中的数据解算进行详细分析。

1.2.1 点云数据的有效处理

外业采集过程中的多站点云数据一般需要按照标准进行拼接，然后去除噪声。这部分工作处理的关键性在于点云除燥环节的有序进行，激光点云数据测量工作主要有噪声的测量、系统噪声与噪声数据的分析等相关内容，噪声一般会被认定为系统噪声及随机噪声，能够在软件的使用基础上进行噪声的自动清除，但部分工作仍然需要 进行手工操作。进行手工操作的效率以及精确性一般会与工作人员对于数据的掌握情况及对预测区的了解情况有着非常大的关系。下图1为点云数据的处理步骤：

图1 点云数据处理流程

1.2.2 进行坐标转换

常规测量及三维激光扫描处理结果应该全部归功于制图坐标体系中的二维XY 形式当中。

1.2.3 进行立面制图

通过CAD 的有效应用，对经常使用的窗户、阳台、通道及闸门等进行专门设计，在满足测量及建筑物设计基本要求的情况下需要保证工作人员审美及作业习惯。专门设计的立面图能够从建筑物立面图比例尺实际变化上进行有效调整，能够确立面图的出图效果。

2、项目总结

在本次项目测量当中，利用三维激光扫描技术能够对建筑物立面进行测量，并能够在此技术的应用下将测量效果全面提升，能够得到建筑物立面点坐标，将建筑物立面测量精确度提升。表面比较复杂的物体在实际测量中，能够展现较强的细节优势。测量过程中需要对以下几点内容进行全面把握。

（1）外业测量中，需要选择合理的外业测量方案，作业开始之前需要对测量地进行实地勘察，保证测量方案的科学性，确保作业设备能够满足作业要求，对于建筑区域比较复杂的建筑物测量，激光扫描仪具备较强的优势，但也有一部分建筑区域不能促使激光束到达，需要根据实际情况采取必要的常规测量方式进行结合测量。

（2）内业数据在处理过程中必须保证工作人员专业知识能够符合要求，并且需要安排工作人员进行测量区域状况的熟悉，并且工作人员在了解情况的同时还需要保证外业及内业工作任务的有效同时进行。

（3）测站周围环境若比较复杂，就需要对模型进行合理选择，很多时候需要将各种模型进行结合，将路径误差进行消除或是削弱，保证三维激光点云数据的精确度及正确性。

（4）地面激光测量技术在使用过程中，能够对建筑物外立面进行测量，并能够获取多种外立面测量结果，这为不同测量及表现形式奠定了有力基础。与此同时，还能够将数据成果精确度要求全面提升。

3、地面三维激光扫描技术未来发展

地面三维激光扫描技术在国内及国外应用力度不断增强，此技术在各个领域中的应用逐渐被普及，在各大工程领域当中都能够表现较强的优势，这是信息事业及科学技术的新型技术革新。地面三维激光扫描技术本身工作效率较高，具备较强精确度，采样率较高，还具备其他技术不具备的非接触优势，在测绘领域中的发展潜力非常大。所以，今后各项工程的有效不断实践中，需要将此技术的应用范围不断革广，将其作用及优势能够最大程度的发挥在测绘领域当中，展现此项技术的应用价值，例如土方测量对于此技术的有效应用。除此之外，相关处理软件及配套功能的开发及研究工作也需要不断开展。

结语：

三维激光扫描技术在建筑立面测绘中已经被有效应用，这项技术的有效应用已经将外业测绘工作效率全面提升，能够将外业工作人员工作强度大大减轻，还能够对外业作业环境进行全面改善，这不仅仅能够将工作效率提升，还能够进一步提升产品质量，应被大范围推广使用。