基于三维激光扫描的建筑施工场地测绘技术研究

基于三维激光扫描的建筑施工场地测绘技术研究

王海涛

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摘要：三维激光扫描技术的推出，是在以往GPS空间定位系统基础上的一次技术突破，其直接打破了以往传统测量的方式，直接解决激光扫描的形式，可对大面积范围进行高分辨率扫描，并以此形成对象表明的三维坐标数据。采用三维激光扫描，则能够对地表点实施高密度、高精度以及高速度的测量，加大减少外业工作时间，提升了测量工作的效率。

关键词：三维激光扫描技术；房产测绘方法

三维激光扫描技术打破了传统单点测量的方式，通过高效便捷的技术方法记录建（构）筑物的外观、结构、色彩、纹理等信息，对测量的对象进行实景复制，并可建立数字化信息模型。该技术不仅能减少测量工作量，降低测量成本，还能提高建筑设计的整体水平，实现数据处理的完善，为建筑工程数字化建模等工作提供依据。

1三维激光扫描技术原理

三维激光扫描系统由扫描仪、控制器以及存储中心构成。其中扫描仪由激光发射和接收装置、时间记录系统和可旋转的CCD相机、滤光镜等部分组成。三维激光扫描技术的工作原理是利用激光发射器将激光脉冲信号发射，信号接触到建筑物表面发生了发射现象，回波反射到系统接收器中，发射装置发射信号与接收装置在接收信号的时间差即为信息的传输时间。根据激光测距原理，对建筑物上某一点P进行观测，激光脉冲在P点反射回接收装置，根据光的传播时间即可计算出P点到激光测距仪的距离，根据激光的横纵向测量角度，计算P点的三维坐标信息。三维激光扫描仪并不是直接获取被测物体三维坐标，而是通过记录激光的发射与反射时间以及激光的反射水平角与竖直角，计算物体表明的三维坐标。

2三维激光扫描技术的应用优势

相较于传统的测绘技术，三维激光扫描技术更具有现代化的发展意义，通过使用先进的三维激光扫描仪可以实现建筑物测绘工作全流程的自动化运行，并且通过这种方式获取的数据精确度和分辨率都得到了极大的提升，对测量数据的矫正工作等环节，相较于传统的建筑测绘技术而言受到的时间和空间的约束限制更小，技术的适应性能更加强大。目前，三维激光扫描仪主要采用非接触式的扫描技术对被测建筑物进行测绘工作，这种技术不依靠反射棱镜的使用，可以直接对被测量建筑物的数据采集目标进行三维立体式的激光扫描工作，从而获取需要的建筑测量数据，并且数据采集工作的全流程都可以由三维激光扫描仪自动完成，不需要人工参与。另外，在实际的测绘工作中使用三维激光扫描仪进行测绘，可以有选择性的超出既定测绘范围，从而有效保证测量工作获取数据的完整性和可参考性，有效避免了传统建筑测绘技术受限于空间条件而无法保证数据全面性和完整性的缺陷。在进行相关的数据扫描工作的过程中，相关的工作人员不需要对测量范围进行草图绘制工作或者针对测量范围进行规划测量，只需要在整体的测绘工作流程中做好三维激光扫描仪的部署与设置工作，安排好整体的工作方案就可以由仪器自行完成数据的测量、获取、收集、计算、分析、上传等工作，极大的提高了测绘工作的工作效率和工作质量。在测绘工作的三维激光扫描仪具体使用过程中，可以利用其自身的扫描光束针对设备的激光发射信号进行检查工作，确认激光的发射信号是否可以正常的获取被测建筑物的位置信息。这样可以保证整体的激光扫描工作不会受到周围环境和其他建筑物的阻挡和约束，有效提高三维激光扫描的数据获取速度和精确度，实现对被测物体和建筑物主体的高密度激光扫描和数据采集工作，提高测量数据的整体分辨率和精确度，减少测量过程中的数据遗漏的情况发生。

3三维激光扫描技术的房产测绘方法

3.1扫描测量数据的预处理

点云配备、点云修补、点云去噪等是点云数据预处理的常见内容。（1）点云去噪、修补。周围建筑本身遮挡、玻璃透射、灌木树丛遮挡等一些环境因素会导致出现更多的噪音与空洞，进而对点云原始数据产生影响，从而导致出现点云质量变差的问题。因此，点云的补洞及去噪处理就显得非常必要。（2）点云配准。根据采集数据的方式不同，数据配准工作有后视定向配准和站配准两种方式。后视定向配准采用靶标进行配准，将建筑物在RieGLRiscan软件中进行模块配准时需要输入测站坐标与靶标坐标，它是确定点云数据全局坐标的基础。对同名特征明显的站坐标进行配准时，需要对其先进行粗配，要求选取4个同名点，一般以比较尖锐的物体角为主，如屋角。在配准时经常遇到需要人工配合的情况，因此采用人工交互的方法进行移动测站，就是把没有配准的测站移到已经配准的准站位置，方便进行自动配准。只有将误差控制在0.01m以下，才可进行下一站配准。

3.2测绘站点的设置工作

在三维激光扫描技术的实际操作过程中，需要针对扫描收集的数据信息和测绘站点接收到的数据进行对比分析，所以在测绘站点的位置确定工作环节，需要全面的考虑现场周围的地形因素，将测绘站点主要设置在高地或者视野宽广的地区进行设立，这样可以有效保证整体的测量工作不会受到地形的阻碍和影响。对于被测区域也可以实时控制点位的设置，然后将测绘站点设置在控制点之上，并对控制点位进行整平，由于在三维激光扫描技术的实施过程中，涉及的坐标系点位都是相互独立的，所以对于测绘站点的设置要保证其位于激光的行进路线上，激光扫描过程中数据可以在不同的测绘站点之间进行相互的传播，做到全面且完整的数据收集，避免数据获取混乱的情况发生。

3.3外业实施

为优化作业效率，工程的测量团队分为两组，由第一组实施三维激光扫描操作，布设36个站点，采用RieglVZ400仪器，对测量范围内实施扫描。各站点停留扫描10min，保障测量作业不出现遗漏问题。由第二组管控检查点与控制点的排布与测量。在测量区域中，均匀设置16个控制点位（K1~K16），测量区域的南边与西边设置10个检查点位（J1~J10）。在信号接收良好的测区，利用GPS控制点，用实时动态载波相位差分技术（Real-TimeKinematic，RTK），进行地形图测量。测区存在极个别信号覆盖不到的地区，用RTK测量方法，把导线点引至该地区外围，然后用全站仪进行测量。RTK是世界上最先进的测量设备之一，目前被广泛应用于工程测量、地籍测量及板块位移等领域。它由基站与移动站两部分组成。基站用于接收太空中伺服的GPS卫星差分的信号信息。移动站司职接收基站中继的差分信息。施工中我方首先将RTK基站架设于东侧某较为平坦的山顶上，地面做标记，搜索太空卫星、连接手簿、改正数据坐标系统与高程系统，这样就可以数据采集作业了。

4结束语

总而言之，三维激光扫描技术作为一种先进的技术手段，已经不断地在我国房产测量当中深入融入。在实际开展三维激光扫描技术测量房地产面积的过程中，通过合理使用三维激光扫描技术内容，可以有效提高测量工作质量和效率，确保房产测量工作科学合理开展。最大层面上发挥三维激光扫描技术自身的价值，可以不与物体接触实现全数字化，确保房产测量的实际效率。

参考文献

[1]刘炫,顾波.三维激光扫描技术在房产测量中的应用研究[J].测绘与空间地理信息,2017,40(7):203-204.

[2]刘远征,文武,钱学智.基于地面三维激光扫描下精细地形测绘的分析[J].工程技术研究,2018(6):135-136.

[3]李紫璇,巩玉发.三维激光扫描技术在古建筑修缮中的应用[J].住宅科技,2019,39(3):37-41.