三维激光扫描技术在建筑物立面测绘中的应用

摘要：三维激光扫描是测绘技术不断发展创新衍生的产物，凭借高精度、高效率等优势，在建筑物立面测绘中应用广泛。针对此项技术在建筑立面测绘中的应用进行深入探讨。概括技术在不同背景下的应用，介绍技术优势及作用，同时，结合案例，进一步揭示技术特点，以此提高测绘质量与水平，为相关从业人员提供可靠参考。

关键词：三维激光扫描技术建筑物立面测绘

中图分类号：P234.4

Applicationof3DLaserScanningTechnologyinBuildingFacadeSurveyingandMapping

LIUJinfang

PublicAffairsCenterofMatianStreet，GuangmingDistrictofShenzhen，ShenzhenCity，GuangdongProvince，518106China

Abstract：3DLaserScanningisaproductderivedfromthecontinuousdevelopmentandinnovation10f9af401a8ebf94223618a31f034b03ofSurveyingandMappingtechnology.Withadvantagessuchashighprecisionandefficiency，itiswidelyusedinbuildingfacadesurveyingandmapping.Thearticledelvesintotheapplicationofthistechnologyinbuildingfacadesurveyingandmapping.Itsummarizestheapplicationofthistechnologyindifferentbackgrounds，introducesitsadvantagesandeffects.Atthesametime，itfurtherrevealsitscharacteristicsthroughcasestudies，inordertoimprovethequalityandlevelofsurveyingandmapping，andprovidesreliablereferencesforrelevantpractitioners.

118fc863e33c00636f37431bf2a84d95KeyWords：3DLaserScanningtechnology;Buildings;Facadesurveyingandmapping

从城市规划角度看，建筑物立面测绘在其中发挥了重要的作用，属于基础性工作。效率与精准度是保证城市规划合理的先决条件，亦属于高效管理建筑的有效措施。早期工作模式下，测绘方法受环境、效率等多方因素影响，难以满足工作需求。而随着三维激光扫描技术的发展，技术优势及前景被充分体现。该技术通过非接触式手段，开展建筑立面测绘。因此，研究此项课题，具有十分重要的意义。

1相关技术理论

1.1三维激光扫描技术

三维激光扫描技术是一种基于激光原理的测量方法，在建筑、工程、文物保护、制造业等领域被广泛应用。该技术通过激光器发射脉冲激光束照射到目标物体表面，通过测量激光的反射时间或相位差，计算出每个点的三维坐标信息。这些坐标可以表示为点云数据，通过数据处理和配准，可以生成具有几何形状的三维模型。三维激光扫描技术具有非接触、快速、精确的特点，能够在短时间内获取大量高质量的几何数据，为现实世界的物体和环境提供了高精度的数字表示，支持可视化、分析、设计等应用。通过三维激光扫描技术，可以实现对复杂物体的准确测量和建模，为相关行业提供了更高效、精确和可靠的解决方案。

1.2立面图测绘技术

立面图测绘技术，作为一种专业且精细的测绘手段，旨在通过详尽的测量与绘制，精确获取建筑物立面的外形、结构及其细节信息。这一技术不仅依赖于先进的测绘仪器和软件，更结合了实地勘测与大数据处理技术的精髓。通过精密的操作与数据处理，该技术能够丝毫不差地捕捉建筑物立面的各种形态特征、准确尺寸以及精细的比例关系。

立面图测绘技术所得到的成果，不仅能够反映建筑物的真实面貌，更能够为建筑设计、工程施工以及城市规划等领域提供有力的支持。在建筑设计中，通过立面图测绘技术，设计师可以更加准确地了解建筑物的现状，为后续的改造或新建项目提供科学的数据依据。

2三维激光扫描技术优势

最近几年，伴随计算机、空间技术等信息化产物高速发展，测绘技术经过长期实践取得了显著突破，传统单点测量模式发生变化，摄影测量、三维激光扫描等成为获取数据的主要方式。早期观测数据只能围绕建筑目标绘制二维图纸，而三维激光扫描技术可以从三维空间出发获取信息，包括建筑细节与整体结构。测绘过程中，三维激光扫描技术呈现出其他技术不具备的优势。

2.1非接触测量

传统测绘模式下，测绘人员需要借助某些介质对测绘目标进行处理，例如将反射棱镜安装在合适位置，通过棱镜反射捕获数据。而三维激光扫描即便不与目标建筑发生直接接触，也能采集目标三维信息。

2.2随时性

传统测绘技术应用过程中需要注意天气变化带来的影响，稍有不慎就会直接影响测绘精度，三维激光扫描主要借助仪器发射的信号进行测绘作业，这意味着技术可以隔绝天气因素带来的干扰，可以随时随地进行测绘作业，保证数据时效性。

2.3高效，细致

但从数据捕获速度来看，三维激光扫描技术数据获取速度更快，且所获内容更加详细，对建筑细节表述更为完整。

2.4直接生成三维空间结果

三维激光扫描技术应用过后捕获的点云数据包括目标建筑三维坐标、反射率等信息，技术会以简单直观的方式将数据展现在用户面前。用户可基于技术反馈结果自行进行云计算，分析过后进一步掌握所需信息内容，如距离、方位等。

2.5协同使用提高数据捕获速率

GPS系统运行阶段可以动态监测定位仪器位置变化，解决定位精准度不足带来的问题。数码相机可以获取分辨率更高的目标影像资料，从纹理分布、色彩等角度对模型进行填充[1]。

2.6通过自动化方式进行辅助整平

三维激光扫描设备自动化水平突出，运用之后可以控制各监测站整平时长，控制外业作业阶段耗时。

3激光扫描技术在建筑立面测绘中的应用

3.1数据采集

3.1.1点云数据采集

利用三维扫描技术进行作业之前，工作人员要对现场进行全面勘察，以测绘目标为中心绘制立面图，按照工作要求设计扫描路线，统筹分配扫描点位。外业工作阶段结合最佳扫描距离与点位灵活运用扫描方法，一般情况下，数据收集站点常设置在街道中心，如此可以高效获取建筑正面云数据。面对高层建筑时，可以不同梯度作为入手点，逐步提高扫描高度，使采集数据更为完整。

3.1.2纹理数据的获取

操控摄影设备收集目标纹理数据。分SOE6YcgE29Wyq8ZmwOLv27cy0EJPekQcIZ2BxabeM6I=析建筑应用需求，合理搭配角度、分辨率不一的影像资料。外业摄影阶段，通过正直摄影技术采集数据资料，换言之，即镜头和建筑外立面保持相对平行状态，摄影之前对环境进行勘测，根据勘测结果设计方案，连续性拍摄建筑外立面，控制相邻建筑之间联系，确保建筑衔接部分影像清晰可见。

3.2彩色点云浏览

相比于其他测绘技术，点云全景浏览是三维激光扫描技术最大优势，可以带给管理人员沉浸式体验。这是测绘技术不断发展创新取得的突破，利用直观、细致的方式展示建筑结构详情，捕获细微变化。这种浏览方式不仅是观察建筑立面表面的方式，更能深入探索建筑结构，了解环境分布。无论是建筑局部格局，还是材料质感，都能细致入微地展现在管理者面前。使管理者对建筑全貌有更清楚的了解，为管理决策制定与方案设计提供支持。由此可见，点云全景浏览为建筑管理发展提供了新的方向[2]。

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3.3点云去噪

噪声点是建筑立面测绘常见干扰因素，不仅影响模型成型，还会降低数据处理速度，为减少噪声造成的损失，需要采取针对性手段完成点云降噪，确保成型顺利同时提高结构精准度。噪声点与行人、电力线分布、空间、大气流动等多方面因素有关，一般情况下主要通过下述方式进行去噪处理。

规模庞大且可以通过肉眼观察方式捕获的点云数据，可通过交互软件进行处理，操作过程中先框选去除对象，之后将其彻底删除。面对大气流动带动的灰尘颗粒，可通过软件具备的“采样”功能将其从模型中清除。除上述两者外，剩余噪声具有离群特点，分布不均并且与建筑之间距离过近，如果使用手工方式进行删除，既降低操作效率，还使去噪效果大打折扣。这种情况下，可以调用软件具备的“去噪”功能，借此完成噪音清除。扫描作业期间注意对时间的把握，尽量避免与上下班高峰期相撞，控制行人、车辆等外在因素对测绘的影响，此时噪声点多来自绿化、灰尘颗粒等。将测量之后的数据导入软件内，发现内部数据包含噪声点云，这一因素会降低云配准精度，因此可利用软件进行初步去噪。

3.4点云模型生成

经过一系列细致操作，汇总所有站点捕获的数据，将其纳入同一坐标体系当中。这一环节具有十分重要的作用，是保证数据精准与完整的关键，方便后续数据处理。之后，开展点云去噪及平滑处理，这样可以清楚采集数据噪声，使数据更加规范，提升点云数据平整度、清晰度，使其表面更为光滑。如此，能生成精准度较高的数据模型。这一模型真实度较高，数据更加准确、可靠，可以清楚反映出建筑基本形态、结构分布及其中细节，利于之后设计应用。处理过后，原始数据彻底转化为构建高精度云模型的组成，充分体现三维激光扫描技术高效处理能力。

3.5基于正射影像的立面图绘制

对建筑立面测绘而言，立面图绘制是其中最为重要的环节。简单来说，即针对建筑立面进行投影处理，获取精准的立面数据信息。这一阶段既要选择合适的技术手段，还要加强对投影细节的把握，使立面数据与投影数据保持一致，避免投影阶段出现畸变，这是立面图绘制核心。

通过点云数据进行绘制，可以提高绘制效率，保证立面图精准度。总的来讲，可以采取如下措施。一是通过三维环境实现点云数据提取，如此可直接生成与建筑对应的三维立面图，这种方式最大的优势是操作便捷，且绘图具有立体感。二是通过平面维度对点云数据进行投影处理，之后基于二维环境完成点云数据描绘，由此得到立面图。和前者相比，这种方式过于简化，但在特殊情况下却体现出独特优势。

操作过程中需要注意，考虑到点云之间存在一定孔隙，绘图过程中可能出现点云相互重叠的情况，影响视觉效果。对此，投影之前，需要通过消隐措施对与立面相对应的点云进行处理，之后绘制正射影像。这一环节虽然操作难度较低，但可以提升立面图分辨率，使影像内容更为清晰，方便后续测量作业与数据分析等环节进行[3]。

4案例分析

4.1建筑背景

某城市拥有大片古建筑群，这不仅是重要历史文化传承，也是当地重要景点。然则，经过长期发展，建筑群立面出现不同程度质量问题。为此修复古建筑，有关单位决定针对建筑群立面进行测绘作业，为后续工作提供数据支持。

4.2技术挑战

早期立面测绘方法虽然可以满足工作要求，但流程复杂，耗时耗力，数据精准度较低，面对上述情况很难取得理想成效。因此，急需引入高效且精准的测绘技术[4]。

4.3解决方案与实施

经过仔细对比，决定使用三维激光扫描技术进行立面测绘作业。该技术应用后可以高效获取精准点云数据，方便后续分析与数据处理。具体实施阶段，团队首先通过三维激光扫描仪对建筑群进行全覆盖扫描，收集里面三维点云数据。之后，通过专业软件对获取数据进行去噪、平滑，获取高精度三维模型。最后，从模型中提取核心信息，例如尺寸、结构形态等，加快建筑群修复进程。

4.4实施成效

三维激光扫描技术引入之后，成功获取与建筑群立面有关的三维数据，为之后的修复工作提供精准数据以供参考。和传统测绘模式相比，该技术不仅提高了作业效率，还提高了测绘质量，所获数据更为精准全面，使建筑群修复工作顺利完成[5]。

5结语

总而言之，结合上述分析内容可以看出。三维激光扫描技术引入对于建筑立面测绘作业开展而言具有十分重要的意义，不仅创新了测绘工作模式，工作质量与效率同样得到提升，更重要的一点是，技术运用为城市规划、建筑管理等提供了更为全面的数据支持。同时，还要加强与其他技术之间的配合，打造完整且效率更高的测绘体系。伴随数据创新，成本优化控制增强，三维激光扫描技术在后续发展中会得到更为广泛应用。

参考文献

[1]谢延东.三维激光扫描技术在建筑物立面测量中的应用[J].测绘与空间地理信息，2023，46（12）：181-184.

[2]吴亚稀.激光扫描技术在建筑物立面测绘中的应用研究[J].设备管理与维修，2023（22）：155-156.

[3]周聪.基于三维激光扫描技术的建模在建筑物竣工测绘中的应用[J].住宅产业，2021（7）：78-81.

[4]曹兆峰，杨红军，张婧娴.三维激光扫描技术在建筑物立面测量中的应用[J].现代测绘，2021，44（2）：50-52.

[5]王巨晖.三维激光扫描技术在钢结构检测中的研究与应用[D].重庆：重庆交通大学，2023.