精測(cè)科技三維掃描提供完整建筑結(jié)構(gòu)模型

項(xiàng)目概況：掃描區(qū)域是長(zhǎng)春市陽(yáng)光世家小區(qū)，實(shí)施項(xiàng)目是小區(qū)剛建成竣工，業(yè)主單位希望 通過對(duì)整片小區(qū)進(jìn)行快速的測(cè)量，從而快速得到小區(qū)內(nèi)建筑建成后的平面圖以及建筑拐點(diǎn)坐標(biāo)， 從而對(duì)比設(shè)計(jì)之初與建成之后的相對(duì)偏差，為后期附屬設(shè)施的建設(shè)和布置提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)參照。并且希望同時(shí)獲得小區(qū)內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)模型，從而傳輸?shù)綌?shù)字城市平臺(tái)完善更新。 

1、掃描作業(yè)前的準(zhǔn)備

第一步 數(shù)據(jù)獲取

1、

掃描工作至少準(zhǔn)備以下：

1. 掃描儀 1 臺(tái)

2. 木質(zhì)三角架 1 個(gè)

3. 人員配備 2 人

2、作業(yè)詳細(xì)步驟

根據(jù)測(cè)試要求，根據(jù)所提供的控制點(diǎn)個(gè)數(shù)和位置，為了更好的在點(diǎn)云上反應(yīng)小區(qū)完整的信息，便于模型的建立，我們根據(jù)后方交會(huì)的原理，一共架設(shè)了 22 站，站點(diǎn)（圓圈）和控制點(diǎn)（綠色）的位置分布圖如下。如圖 1-1

圖 1-1

圖 1-1，紅色原地分別為我們架設(shè)儀器位置，每一站我們都選擇盡可能多的反應(yīng)房屋內(nèi)容或者重點(diǎn)需要表達(dá)的部位，站點(diǎn)之間我們需要至少 2 個(gè)控制點(diǎn)，我們這次把標(biāo)靶擺放在控制點(diǎn)上，標(biāo)靶正對(duì)著掃描儀，這樣在掃描儀精掃標(biāo)靶的時(shí)候掃描到盡可能多的點(diǎn)，降低擬合標(biāo)靶中心位置的誤差，并且標(biāo)靶放置在盡量離掃描儀遠(yuǎn)的位置，這樣在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的過程中也把坐標(biāo)轉(zhuǎn)換誤差降低到最小。

每秒可以掃描 30 萬個(gè)點(diǎn)，根據(jù)工程要求，我們選擇每站掃描 1 分 31 秒鐘，接受掃描點(diǎn)數(shù)10997000 個(gè)。如下圖

圖 1-2

這樣 2 個(gè)人操作掃描儀，每站作業(yè)時(shí)間大概 10 分鐘就能完成。

3、標(biāo)靶中心坐標(biāo)的獲取

這次測(cè)量用的標(biāo)靶是原裝的反射片，標(biāo)靶在掃描儀間基本是通用的，是用一種反射率比較高的材料做成。

（如圖 1-4）圖中的“+”字中心即為軟件自動(dòng)擬合出來的標(biāo)靶中心。用全站儀獲取標(biāo)靶的中心坐標(biāo)，只需望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)標(biāo)靶的中心即可。

圖 1-3 反射片

圖 1-4

第二步 數(shù)據(jù)預(yù)處理

1、數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與拼接

把全站儀采集的標(biāo)靶的數(shù)據(jù)導(dǎo)出來，在Excel 里編輯成（ENZ）格式的數(shù)據(jù)，在以.csv 的數(shù)據(jù)格式保存下來。

標(biāo)靶數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件，在軟件的左邊樹狀菜單欄下面有個(gè) 選項(xiàng)（GLCS 代表大地坐標(biāo)系統(tǒng)），雙擊打開，里面有個(gè)如圖導(dǎo)入特征點(diǎn)數(shù)據(jù)的選項(xiàng)。我們把全站儀測(cè)得的標(biāo)靶的坐標(biāo)導(dǎo)入到軟件中。

我們一共掃描了 22 站，每站周圍貼 2 個(gè)。

把掃描儀掃描的坐標(biāo)系導(dǎo)入到軟件以后，使用后視方法，軟件就會(huì)自動(dòng)的解算相關(guān)位置， 等結(jié)算完，坐標(biāo)也轉(zhuǎn)換了。如下圖所示：

圖 2-1

圖 2-2 具有大地坐標(biāo)系的三維點(diǎn)云圖，任一點(diǎn)都具有真實(shí)的大地坐標(biāo)

同樣，我們可以用自動(dòng)校準(zhǔn)模塊來多點(diǎn)云進(jìn)行更詳細(xì)的拼接，用以提高精度，拼接結(jié)果如下圖所示：

圖 2-3

22 站都轉(zhuǎn)到了同一坐標(biāo)系下，即 4 站也拼到了一起，如圖 2-3。當(dāng)然拼圖方法還有其他方式，如下：

1. 通過兩站間的共同標(biāo)靶拼接。

2. 通過軟件的GPS 模塊自動(dòng)拼接。

3. 根據(jù)測(cè)量的共同點(diǎn)手動(dòng)拼接。

4. 導(dǎo)入到第三方軟件進(jìn)行拼接。

圖 2-4 全部點(diǎn)云俯視圖

圖 2-5 彩色點(diǎn)云俯視

2、贅余點(diǎn)刪除

掃描儀把它自己“看”到的實(shí)體都會(huì)掃描下來，這樣掃描完后必然會(huì)有一些贅余數(shù)據(jù)，我們可以根據(jù)不同的需求選擇性的去過濾一些數(shù)據(jù)或者去人工刪除一些數(shù)據(jù)。

我們這次任務(wù)主要是獲取 9 棟建筑物，所以我們就可以選擇性的保留下來 9 棟建筑物的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，把其他的多余點(diǎn)刪除。手動(dòng)刪除方

式和 CAD 軟件上選中點(diǎn)，delete 鍵刪除相同。

我們此次保留下的數(shù)據(jù)如圖 2-6，2-7，2-8.

圖 2-6 單棟建筑物點(diǎn)云圖

圖 2-7 單棟建筑物點(diǎn)云圖(貼紋理)

圖 2-8 三維點(diǎn)云圖上可進(jìn)行實(shí)際量測(cè)

1、數(shù)據(jù)的詳細(xì)加工

第三步 數(shù)據(jù)整理和成果展示

利用過濾后的點(diǎn)云進(jìn)行加工，我們將點(diǎn)云導(dǎo)入 CAD 之中，使用相關(guān)控件，直接在點(diǎn)云上對(duì)房屋進(jìn)行模型建立。

圖 3-1

導(dǎo)入CAD 之后，使用pointcloud 控件，能夠直接在點(diǎn)云上建立面片和房屋整體模型。

圖 3-2

利用CAD 中的KUBIT 插件，根據(jù)導(dǎo)入的樓體點(diǎn)云數(shù)據(jù)，直接建立的白模。

圖 3-3

利用 3D-MAX 軟件，為建立好的模型貼紋理，使得效果更佳的逼真。操作界面如下圖所示：

圖 3-4

經(jīng)過整個(gè)完整的操作流程之后，附有色彩信息的三維立體模型就可以順利進(jìn)行展示了。結(jié)果如下圖所示：

圖 3-5

圖 3-6

圖 3-7

圖 3-8

圖 3-9 太陽(yáng)世家小區(qū)總體平面圖（1:500）