三维激光扫描技术应用于建筑物竣工测绘的探讨

三维激光扫描技术应用于建筑物竣工测
绘的探讨
摘要：在科学技术迅速发展的背景下，三维激光扫描技术的应运而生，为多
个领域的发展与建设创造了有利的条件。

将三维激光扫描测量技术应用于建筑规
划竣工测绘，获取记录三维数字信息的规划竣工测量成果，将是未来测绘服务城
市规划管理的发展趋势，基于此，本文对三维激光扫描概述以及三维激光扫描在
建筑规划竣工测绘中的应用进行了分析。

关键词：三维激光扫描；建筑规划；竣工
三维激光扫描技术具有高效率、高精度、非接触主动测量等独特优势，有效
避免了传统作业方式外业劳动强度大、时间长、重复测量、工作效率低等弊端。

目前该技术运用到建筑规划竣工测绘中主要存在的技术难点有：外业作业时仪器
的配备和组装困难，不方便操作；缺少相应软件利用点云数据制作二维平面图，
所以加强对其的研究意义重大。

1 三维激光扫描概述
该项技术属于全自动扫描技术，具备较高的准确性，能够短时间内收集物体
表面的连续三维坐标和相应的影像数据，基于此，该项技术也常被称为实景复制
技术，它属于测绘领域技术运用的再次创新。

同全站仪及GPS测量技术进行比较，三维激光扫描数据信息的获取效率更高，且其采样点数也相对较多，可全面防止
原来的测量点数据应力分析中存在的片面性及局限性问题，也就是解决了以点带
面分析存在的不足；同近景摄影测量方式进行比较，虽然该项技术不能构建连续
三维模型，但是其工作效率较高，后续数据处理工作也非常简便，可以短时间内
构建测绘的三维数据模型，有着非常好的运用前景。

由于激光扫描的三维数字化
测量技术是在原有测量技术之上发展起来的，借助激光扫描仪，可以高效采集点
云数据，把外业工作变为内业工作，在很大程度上减少了外业工作时间，与此同时，还有效缩减了劳动强度，有利于全面提高工作效率。

2 三维激光扫描在建筑规划竣工测绘中的应用
2.1 内业数据处理
点云数据拼接使用反射片的拼接方式，拼接精度≤5mm，对其中一些加密扫描站可以进行手工选点拼接，但在粗拼完成后，必须进行多测站平差计算，平差后拼接精度≤5mm。

坐标系的转换使用竣工测量布设的控制点，转换精度≤1cm。

点云数据转换完成后就可以进行竣工测量各种成果的制作了，根据扫描的点云数据，首先可以绘制1：500数字地形图，点云数据在这里取代了全站仪的测点数据。

对于室内地坪测量，建筑物与周边关系测量，建筑物高度测量等可以直接在点云数据上量取，也可以在后期制作的三维模型上量取。

根据扫描点云数据，还可以得到建筑物的竣工立面图、平面图、剖面图等，通过在点云数据上直接绘图，形象直观，成果准确。

2.2 外业扫描
当控制点布设完成后，便可以外业采集了，徕卡P40点云数据是通过相邻测站有两个以上共同标靶来拼接的，故外业扫描必须保证任何一站和另外一站至少有两个以上共同标靶点，已其中一站点云为基准站，其他站的点云数据拼接到该基准站坐标系统。

规划竣工测绘中，所有控制点上必须要摆标靶，已所有控制点为基准，最后拼接到一个上海平面坐标系统中来。

2.3 作业流程设计
以三维激光扫描技术应用过程中的特点、操作技能、实际需求，设计作业流程图。

工作人员收集测区路勘的资料，根据资料内容制定相关作业流程方案，以控制测量结果。

（1）为了实现良好的控制测量，工作人员应准备专业的仪器设备，在相关岗位上合理安排工作人员，技术人员采用激光扫描仪器完成外业测量工作。

（2）需要做好对控制点RTK的测量、水准的测量、建筑外立面地形相片拍
摄三维导线控制点的加密工作，进而获取外业检测点。

（3）工作人员在完成上述工作后，导出、配准云数据全部，并制作全景球，制作过程中检测数据不合格，需要重新控制测量；检测合格可直接检查点云的精
度性、完整性。

（4）制作竣工地形图、量取指标参数，按照各种规格制定相应的图件，制
作完成后进行一、二等级检查，检查合格后进行项目验收，经检查不符合标准，
需要重新控制质量，直至合格。

2.4 设置站点
在利用三维激光扫描技术的实际操作过程中时，所扫描收集的数据，有站点
所接受到的数据进行收集和分析，所以，在实际的操作过程中，对于站点的设计，必须要考虑地形和环境因素，大多数主要是在高地，或者是在视觉比较宽广的地
区设立站点，可以保证测量过程中，不会受到地形的影响。

载图跟上，对于在册
区域设置控制点，然后把站点设置的控制点上，对其进行整平操作，由于三维激
光扫描技术技术在使用过程中使用的坐标系统都是独立的，所以对于站点的设计
需要设计在实际操作过程中的行进路线上，以此来保证在不同站点之间进行数据
传播，保证数据的方面收集整理，防止数据的混乱。

2.5 数据处理
（1）点云拼接
利用仪器配套的FaroSense点云后处理软件进行测站拼接，并在Cyclone软
件中删除噪点。

（2）三角网模型的建立
在Geomagic软件选定合适的参数对处理好的点云数据建立三角网模型，选
用本次扫描仪测量获取的数据同前期用全站仪测量获取的数据进行比较，从比较
结果来看，扫描仪获取的数据和全站仪获取的数据虽然在数值上会有一些差别，
但变化趋势基本上一致。

2.6 工程质量验收
利用三维扫描技术进行工程质量验收可以概括为两个方面：①施工过程质量
验收。

仍以墙体砌筑为例，砌筑过程中可定期进行三维扫描，快速高效地获得墙
体三维信息，从而加强施工过程控制，及时发现施工过程中存在的问题，保证施
工质量。

②工程竣工验收。

工程竣工后进行三维扫描，可以直观的判断施工表观
质量的好坏。

通过对点云数据处理分析，能够非常方便得到房屋尺寸、楼层标高、垂直度、平整度等指标，相比于采用传统抽测的质量验收方法，三维扫描技术可
以提供已完工程任意点数据，优势是显而易见的。

2.7 切片绘制
这种方法更细致化、具体化，适合应用在建筑结构层次复杂的建筑物中，建
筑整体结构复杂建筑物，无法直接采用顶视图的方式，判断建筑物轮廓线，需要
采用切片绘制的方式描绘建筑物轮廓线，通过截取建筑某个特定层次中的横截面，描绘该层次的轮廓线，预判和分析建筑物的具体形象。

2.8 工程使用阶段
在工程使用阶段，三维激光扫描技术主要应用于逆向建模与运维系统结合和
加固改造设计。

（1）逆向建模与运维系统结合目前建设工程运营和维修的基础
是完整的竣工图纸，但二维的竣工图不能很好的展现实际状况，而且往往竣工图
与工程实际数据存在一定差异。

采用三维激光扫描技术进行工程逆向建模，并在
实测三维数据基础上生成VR全景，能让运维人员更加身临其境感受到实景化的
体验，将来还能将实测模型与运维系统相结合，甚至能远程操控机器人进行工程
运维管理。

（2）加固改造设计对于加固改造或改扩建工程，通过三维激光扫描
技术可以十分方便的获得现有建筑、管线等位置及尺寸信息，为设计人员全面了
解现有建筑实际情况及后续设计提供准确数据。

3 结束语
综上所述，采用三维激光扫描技术应用于建筑规划竣工测绘，能够一次性快速、完整、全方位地采集所有数据，并且从数据处理结果来看，能够满足建筑规划竣工测绘的精度要求。

实践证明，采用本方法，与传统的测量方法比较，极大地提高了作业效率，降低了作业强度，缩短了测量周期，值得推广应用。

参考文献：
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