基于三维点云获取激光扫描技术老旧小区改造应用研究

基于三维点云获取激光扫描技术老旧小区改造应用研究

于洪彬,王哲,沈德鹏,吴海迪

中建八局轨道交通建设有限公司，210046

摘要:随着我国城市老旧小区改造工作的持续深入,基于三维激光扫描技术获取的点云数据在老旧小区测绘和改造中发挥着越来越重要的作用。本文首先介绍了三维激光扫描技术获取点云数据的原理和方法,然后结合老旧小区改造工程的实际,探讨了三维点云数据在老旧小区改造各个阶段的具体应用,包括工程前期调研、设计方案优化、施工过程控制和成果检验等方面。研究表明,三维激光扫描技术可以高效准确地获取老旧小区的三维空间信息,有效支撑和优化老旧小区改造工程的各个环节,是老旧小区改造工程的理想工具和手段。

关键词:三维激光扫描;点云数据;老旧小区改造;BIM

随着我国城市老旧小区改造工作的持续深入,基于三维激光扫描技术获取的点云数据在老旧小区测绘和改造中发挥着越来越重要的作用。三维激光扫描技术可以高效准确地获取老旧小区的三维空间信息,有效支撑和优化老旧小区改造工程的各个环节,是老旧小区改造工程的理想工具和手段。

一、三维点云获取激光扫描技术概述

三维点云获取激光扫描技术是利用激光雷达采集周围环境数据,通过测距原理计算获取物体表面三维坐标的技术手段。它由激光发射器、扫描仪、检测器、控制系统和数据采集器组成。工作原理是:激光发射器发出的激光束对准被扫描物体,当激光束遇到物体表面时,会产生反射回光信号。扫描仪对反射回光信号进行捕获和记录,并计算出回光信号从发射到接受的时间差,由此确定回光信号的传播距离。联合扫描仪的射向角度信息,可进一步算出物体表面点的三维坐标。通过扫描仪的连续转动和激光束的重复发射,便可以获取物体表面多个点的三维坐标,最终生成整个物体的三维点云。

三维点云获取激光扫描技术以其高精度、高效率的特点,目前已广泛应用于建筑物三维建模、遗产保护、考古发掘、工业设计等领域。相比传统的测量手段,三维激光扫描技术操作更加简单高效,点云数据采集更加详尽准确,更能还原被扫描物体的真实形状与尺度。随着硬件系统的不断升级,三维激光扫描设备价格较过去大幅下降,操作也更加灵活简易,正在为更多的企业和个人所接受和运用。

二、三维点云获取激光扫描技术在老旧小区改造重的应用

在老旧小区改造工程中,三维激光扫描技术可以高效获取老旧建筑物和周边环境的三维点云数据,为工程前期调研、设计方案优化、施工过程控制和成果检验等提供了可靠的数据基础。

工程前期,通过三维激光扫描技术获取老旧小区各建筑物的点云数据,可以清晰记录建筑物的空间位置、高度、边界等信息,为编制测量成果图和方案设计提供详细的现状参考。通过点云数据,设计人员可以在办公室内就完成实地勘察,大幅提高工作效率。设计人员也可以通过点云数据直接提取建筑物的尺寸参数,为新旧建筑改造界面设计提供数据支撑,减少实测工作量。

在设计阶段,架构师可以在三维点云模型上进行虚拟改造,设置不同的方案进行对比,判断改造后是否满足要求或存在空间冲突等问题,选择最优方案。通过虚拟改造,可以最大限度地减少施工过程中的返工和修补,提高工程质量。

施工过程中,施工方和监理方可以通过定期三维激光扫描,获取施工过程的点云数据,与设计BIM模型进行差异分析,检查施工进度和质量,发现问题及时修正。在建筑物外立面施工时,可以通过扫描技术获取点云,实现外立面施工进度和质量的实时监控,对保证工程质量和进度有重要作用。

工程竣工时,应采用三维激光扫描技术对改造后的老旧小区进行全面扫描,获取最终成果的点云数据模型。在随后的运维管理阶段,通过点云数据模型与设计BIM模型的对比,可以准确检验各建筑物和构筑物是否严格按照设计要求建造,为运维单位提供重要的检测手段,确保工程质量的长期稳定。

三维激光扫描技术在老旧小区改造工程全过程中发挥着重要作用,不仅可以大幅提高工作效率,优化设计方案,还可以加强施工过程的质量和进度管理,为竣工后的运维管理提供数据支撑。随着硬件系统性能的提高,三维激光扫描设备将更加便捷高效,点云数据处理也将更加自动化,其应用范围和影响力将进一步扩大,为老旧小区改造工作的数智化转型提供重要支撑。

三、智能技术融合应用

三维激光扫描技术也存在一定限制,如对高度复杂或反射率较高物体的扫描精度较低,设备投入和数据处理成本较高等。但随着硬件价格的降低和算法的提高,三维激光扫描技术在老旧小区改造工程中的应用将更加普及和深入。三维激光扫描技术可以快速高精准地获取老旧小区现状数据,在工程全过程提供可视化三维参考,有效支撑老旧小区改造工程的各个环节。随着人工智能、大数据和云计算技术的发展,三维激光扫描技术与BIM的深度融合,将为老旧小区改造工程提供更加智能化的设计、施工和管理手段,值得我们企业和研究人员深入研究和运用。

人工智能技术可以对海量的三维点云数据进行自动化处理和分析,实现点云配准、特征提取、对象识别等,生成具有语义信息的三维模型,为设计和管理决策提供智能支撑。大数据技术可以收集和分析老旧小区内各类信息,如建筑结构、管线分布、居民口味等,揭示其中的规律和关联,为改造方案的定制化提供数据驱动。而云计算技术可以实现三维激光扫描、BIM、各专业模型的集成和协同,实现资源的共享和优化配置,降低用户门槛,使更多规模的企业和个人可以便捷使用。

三维激光扫描技术获取的点云数据与BIM的深度融合,不仅可以建立全面的数字化管理平台,实现信息的实时共享和差异对比,更可以推动BIM在老旧小区改造全生命周期的应用。通过与各专业模型的协同,BIM可以在概念设计阶段评估不同改造方案,在施工阶段进行工序模拟和施工路径优化,在运维阶段提供数字化管理和维护手段。三维激光扫描技术与人工智能、大数据、云计算和BIM的融合,不仅可以智能化获取和管理老旧小区的空间信息,实现设计和施工的可视化、协同化和优化,更可以推动老旧小区改造工作的数字化、智能化和平台化,值得行业人员和企业进一步探索和研究。

四、总结与展望

老旧小区改造是我国未来城市更新的重要途径之一,相关技术和理念的创新将产生深远影响,值得政府主管部门给予政策和资金上更广泛的支持。总结来说,三维激光扫描技术为老旧小区改造工作提供了重要的技术支撑,其与人工智能、大数据、云计算和BIM的深度融合,将推动该领域的变革与发展,实践老旧小区改造工作的“精细化管理、数智化建设”,提高资源配置效率和空间品质,值得研究人员和企业进一步探索。政府应提高对新技术和理念在老旧小区改造领域应用的重视程度,加大政策引导和资金投入,鼓励有关企业开展技术研发和示范应用,培养新型的人才与企业,促进劳动生产率的提高和产业结构的升级。改造是一项系统工程,需要各级政府部门和企业密切配合,创新机制,加强协作,通过更加科学的数据化管理手段,实现资源的优化配置与共享,才能真正推动高质量的发展。

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作者信息:

于洪彬 1992年4月22日 男 汉族 本科 助理工程师

研究方向：工程技术

通讯地址：江苏省南京市栖霞区  单位：中建八局轨道交通建设有限公司