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三維激光掃描技術知多少,超全面

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1、三維激光掃描技術概述














       三維激光掃描技術又被稱為實景復制技術,作為20 世紀90 年代中期開始出現的一項高新技術,是測繪領域繼GPS技術之后的又一次技術革命。通過高速激光掃描測量的方法,大面積、高分辨率地快速獲取物體表面各個點的(x.y.z)坐標、反射率、(R.G.B)顏色等信息,由這些大量、密集的點信息可快速復建出1:1 的真彩色三維點云模型,為后續的內業處理、數據分析等工作提供準確依據。它具有快速性,效益高、不接觸性、穿透性、動態、主動性,高密度、高精度,數字化、自動化、實時性強等特點,很好的解決了目前空間信息技術發展實時性與準確性的頸瓶。






       該技術突破了傳統的單點測量方法,具有高效率、高精度的獨特優勢。三維激光掃描技術能夠提供掃描物體表面的三維點云數據,因此可以用于獲取高精度高分辨率的數字地形模型,主要通過高速激光掃描測量的方法,大面積高分辨率地快速獲取被測對象表面的三維坐標數據,大量的空間點位信息。是快速建立物體的三維影像模型的一種全新的技術手段。






       三維激光掃描技術使工程大數據的應用在眾多行業成為可能。如工業測量的逆向工程、對比檢測;建筑工程中的竣工驗收、改擴建設計;測量工程中的位移監測、地形測繪;考古項目中的數據存檔與修復工程等等。








2、三維激光掃描原理










       三維激光掃描儀利用激光測距的原理,通過高速測量記錄被測物體表面大量的密集的點的三維坐標、反射率和紋理等信息,可快速復建出被測目標的三維模型及線、面、體等各種圖件數據。由于三維激光掃描系統可以密集地大量獲取目標對象的數據點,因此相對于傳統的單點測量,三維激光掃描技術也被稱為從單點測量進化到面測量的革命性技術突破。


       三維激光掃描原理大致如下圖所示:










3、三維激光掃描技術引入建筑工程的意義








      隨著三維掃描技術的發展與成熟,它很快成為空間數據獲取的一種重要技術手段,并在很多行業引起技術性變革的熱潮。目前,國內建筑行業處于變革的階段,BIM在我們從事的行業中引爆,但是都處于一種建模,碰撞分析,檢測等方面,但都沒有深入銜接現實,忽略施工工地數據流與建筑信息模型間的流通轉化,何談運維,所以bim模型去哪了?并沒有貫穿到bim的全生命周期中去。 三維激光掃描技術在BIM中的應用是最基礎的一個重要環節,對現場實際數據的采集,經過處理對BIM設計模型校核,消除設計與施工現場的誤差,提供可用可交付的bim模型,這在機電安裝預制化過程中起到關鍵作用。在管線綜合中,除了軟件里的軟碰撞檢查,機電模型與現場點云模型的硬碰撞也至關重要。三維激光掃描儀在工程建設中最本質的應用就是現場數據的獲取,區別于傳統的點測量,它是建筑工程的大數據,任何測量、實測實量、施工節點對比、模型校正、竣工交付,數據留存、質量檢查等都是依托于這一大數據,也就衍生出很多的應用。






       三維激光掃描技術在 BIM 施工流程中應用示意圖表:














       通常的掃描應用方案總體可以分為三個階段,現場實測掃描、點云數據處理、高級三維檢測。處理后的數據可以直接導入到 CAD、revit等軟件輔助建模。下圖,是分階段的工作流程圖:


















4、三維激光掃描技術在工程建設中的應用










       (1)規劃設計階段:三維激光掃描技術在工程建設規劃初期可以完美的提供工程建設現場1:1的真彩色三維點云模型,包括地形地貌,交通線路,周邊建筑(及其細節信息,如步行廣場的平臺、走廊、樓梯的位置、坡道;入口和出口點;緊急通道和通風設施;樓層之間的連接等,相比較無人機航拍更具細節信息),獲取更加全面的基礎信息。為規劃設計提供準確依據。另外,設計的建筑模型可以匹配到掃描的點云數據中,來進一步檢查設計與現場周邊環境的沖突。而Trimble掃描的點云模型被作為多維架構的開端,進行AEC規劃、設施資產清單整理,三維框架的應急計劃和房地產計劃等。






       Trimble的三維掃描技術無論在建筑施工進程前期、中期、后期的各個階段都可隨時對工程進行掃描,得到實測實量的高精度點云模型。依據這些點云數據:可以輔助設計人員對模型、圖紙做合理的調整與變更;可以幫助管理人員對工程質量及狀 態進行檢查;對工程施工做完整的3D 記錄、存檔,為后期運維提供真實的數據依據。






       (2)舊改項目中的應用:隨著城市的發展,幾乎都會面臨舊改的問題,由于設計及施工的時間跨度大、舊改時期很難找到完全和現場情況比配的結構圖紙資料,這為接下來的房建設計施工等工作帶來不利因素。如果以傳統的測繪手段重新測量獲取現場數據將是一個幾乎不能完成的任務,在這種情況下使用三維激光掃描技術獲取現場實際三維點云數據,為設計方提供真實可靠的數據進而很好地解決這個問題。
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