東英測繪——三維激光掃描儀在建筑物立面中的測量運用

一、概述

1、原理

三維激光掃描儀主要是由一部快速準確的激光測距儀以及一組可導(dǎo)引激光以等速度掃描的反光棱鏡,和高清晰攝像機組成的。激光測距儀采用的是脈沖式測量方式，能夠主動發(fā)射激光同時接受來自自然物體的反射信號然后進行測距,針對每一個掃描點可測得測站至掃描點的斜距，配合掃描的水平角和豎直角，能夠求得每一掃描點與測站點之間的坐標差，如果測站點和一個定向點的坐標為已知值，則可以求的每一掃描點的3 維坐標。計算公式為：

X=Scosθcosa      Y=Scosθsina      Z=Ssinθ

現(xiàn)目前激光掃描速度瞬間就可以產(chǎn)生大量觀測數(shù)據(jù)，然后成為點云數(shù)據(jù)，提供了大量的三維坐標數(shù)據(jù)數(shù)組。三維激光成像掃描儀是一種非接觸式主動測量系統(tǒng)，它能夠進行大面積高密度空間三維數(shù)據(jù)的采集。與景攝影測量相比較，具有點位測量精度高，采集空間點的密度大、速度快，不需要控制點就能夠建立建筑物模型等特點。由于激光掃描儀主動式光源進行測量，可以在無光照情況中進行觀測，這給高大建筑物以及隧道內(nèi)掃描觀測提供了很大的方便。并且三維激光掃描儀能夠同時接受反射的激光和可見光，我們可以將可見光的強度以及色彩賦貼在3維坐標點上面，形成三維影像(3D Imag)因此點云數(shù)據(jù)不僅包含了有限體表面上離散點的空間坐標，同時還包含了某些物理參量。點的表示形式為(X，Y，Z,，R，G，B，intensity（灰度）)，不僅包含了點的空間位置關(guān)系，還包括點的強度信息和顏色灰度信息。

2、優(yōu)勢

（1）自動采集數(shù)據(jù)

三維激光掃描技術(shù)采用的是非接觸掃描目標的方式進行測量，不需要反射棱鏡，對掃描目標物體不需要進行任何表面的處理就能夠直接采集物體表面的三維數(shù)據(jù)，所采集的數(shù)據(jù)完全真實可靠。可以用于解決危險目標、環(huán)境(或柔性目標)及人員難以企及的情況,具有傳統(tǒng)測量方式難以完成的技術(shù)優(yōu)勢。

（2）無需草圖連線

由于外業(yè)測繪可以全方位測量，其外業(yè)數(shù)據(jù)比較的全，所以也無需繪制草圖，只需要在內(nèi)業(yè)進行綜合取舍，完成制圖任務(wù)。對于不滿足設(shè)計方要求的綜合取舍可以根據(jù)原始點云數(shù)據(jù)進行修改，不必再去現(xiàn)場。

（3）不受環(huán)境以及時間的約束

三維激光掃描技術(shù)采用的是主動發(fā)射掃描光源(激光)，通過探測自身發(fā)射的激光回波信號來獲取目標物體的數(shù)據(jù)信息，因此在掃描的過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)不受掃描環(huán)境的時間以及空間的約束。

（4）高分辨率、高精度

三維激光掃描技術(shù)能夠快速、高精度獲取海量點云數(shù)據(jù)，能夠?qū)呙枘繕诉M行高密度的三維數(shù)據(jù)采集，從而達到高分辨率實景復(fù)制的目的，從而減少漏測少測的情況發(fā)生。

二、傳統(tǒng)測量技術(shù)缺陷以及三維激光的優(yōu)勢

1、測量精度差

建筑物樣式多樣，高低、大小也不同，用傳統(tǒng)方式進行測量一般是皮尺配合著全站儀來進行實施，在進行測量的時候難免會有誤差的存在。在對不規(guī)則建筑物進行測量時更加復(fù)雜，而掃描儀可以把建筑物形體以點云的形式表現(xiàn)出來，并且點云也是真彩色，密度高達到1mm，這樣在點云上直接勾線畫圖，在描述不規(guī)則建筑時更加精準。

（2）測量速度慢

傳統(tǒng)的測量方式，比如全站儀測量，單個建筑測量儀器至少需要架設(shè)2個站點，稍微復(fù)雜的建筑甚至要架設(shè)8個站或是更多。傳統(tǒng)方式是進行單點測量，想要完整的描述一個立面，就需要很多個特征點，這些點需要一個一個去測量，在建筑層數(shù)比較高的情況下，特征點找區(qū)也會出現(xiàn)錯誤。而掃描儀掃描一個建筑只需架設(shè)2站就行了，每站掃描時間在30秒之內(nèi)，每一個建筑立面可獲取500萬個點以上。

（3）內(nèi)業(yè)處理繁瑣

傳統(tǒng)的測量方式盲區(qū)比較大，因為全站儀在測量高層建筑的時候會擺放棱鏡以及激光找點相對來說比較費事，很多點都是依靠手工來補充的。全站儀測回的點在進行內(nèi)業(yè)處理時也不容易分清，很容易出現(xiàn)重測的情況。而掃描儀把建筑立面所有點都采集回來，直接在點上勾線，這樣更易于出圖。

以上就是三維激光掃描儀在建筑物立面中的測量運用，如果你還有什么不了解的地方，歡迎留言或者在線咨詢，我們會及時與您聯(lián)系。東英測繪儀器有限公司提供RTK/GPS、全站儀、水準儀、經(jīng)緯儀、無人機等儀器的銷售、檢測、校正等服務(wù)，也承接測繪培訓和各種內(nèi)外業(yè)測量任務(wù)，有相關(guān)的需要了解都可以留言或者在線咨詢我們，我們將詳細為你解答。