一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

　　（一）項(xiàng)目概況

　　為滿足相關(guān)勘測(cè)院工作需求，積極響應(yīng)拓展相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的新興業(yè)務(wù)，海達(dá)數(shù)云基于地面激光掃描技術(shù)承接了一系列建筑立面測(cè)量項(xiàng)目。

　　2017年2月，在廈門市某小區(qū)外立面改造測(cè)量項(xiàng)目中，海達(dá)數(shù)云利用激光掃描儀進(jìn)行建筑物立面測(cè)制，快速、準(zhǔn)確地為相關(guān)設(shè)計(jì)單位提供基礎(chǔ)立面圖。

　　（二）項(xiàng)目要求

　　采用三維激光掃描儀對(duì)小區(qū)立面整治項(xiàng)目范圍內(nèi)的建筑外立面進(jìn)行三維數(shù)字化測(cè)量，獲得項(xiàng)目范圍內(nèi)的點(diǎn)云模型及彩色數(shù)字正射影像圖。

　　技術(shù)服務(wù)方式為現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集和后期測(cè)繪圖紙繪制。提供數(shù)據(jù)成果為點(diǎn)云數(shù)據(jù)、DWG格式文件、立面測(cè)繪圖電子文件及紙質(zhì)文件。要求圖片清晰、數(shù)據(jù)詳明。所提供的點(diǎn)云整體拼接精度＜1cm，需滿足立面整治施工圖繪制和工程量計(jì)算的要求。

二、設(shè)備一覽表

　　（一）硬件設(shè)備

　　HS系列高精度三維激光掃描儀是海達(dá)數(shù)云完全自主研發(fā)的脈沖式、全波形、高精度、高頻率三維激光掃描儀，配套中海達(dá)自主研發(fā)的全業(yè)務(wù)流程三維激光點(diǎn)云處理系列軟件，具備測(cè)量精度高、點(diǎn)云處理效率高、成果應(yīng)用多樣化等特點(diǎn)。

　　1.激光等級(jí)：1級(jí)

　　2.最遠(yuǎn)掃描距離：1200米

　　3.數(shù)據(jù)獲取速度：50萬(wàn)點(diǎn)/秒

　　4.測(cè)距誤差：5毫米

　　5.雙軸補(bǔ)償器：補(bǔ)償范圍5°；分辨率0.001°

　　6.防護(hù)等級(jí)：IP64

　　7.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：內(nèi)置固態(tài)硬盤存儲(chǔ)器容量240G

　　8.提供高清單反相機(jī)連接口，集成高清單反相機(jī)

　　HS系列高精度三維激光掃描儀

　　（二）配套軟件

　　HDScene是為海達(dá)數(shù)云自主研發(fā)的地面站三維激光掃描儀專門設(shè)計(jì)的配套數(shù)據(jù)處理軟件。軟件處理硬件采集所輸出的數(shù)據(jù)，主要功能包括數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出，視圖顯示（三維、平面、快速、草圖、拼接視圖）、點(diǎn)云拼接(草圖拼接、特征點(diǎn)面拼接、自動(dòng)面拼接及優(yōu)化拼接)、點(diǎn)云處理與分析、點(diǎn)云影像配準(zhǔn)與著色等。

　　海達(dá)三維激光點(diǎn)云拼接軟件（HD Scene）

三、作業(yè)優(yōu)勢(shì)

　　（一）無(wú)需瞄準(zhǔn)

　　地面激光掃描儀脫離了全站儀、經(jīng)緯儀等儀器所必備的瞄準(zhǔn)器、物鏡和目鏡，自動(dòng)化測(cè)量提高了外業(yè)作業(yè)效率。

　　（二）無(wú)需草圖連線

　　外業(yè)數(shù)據(jù)較全，無(wú)需繪制草圖，在內(nèi)業(yè)進(jìn)行綜合取舍，完成制圖任務(wù)，不必再去現(xiàn)場(chǎng)。

　　（三）無(wú)透視投影變形

　　攝影測(cè)量技術(shù)中相片的拍攝是透視投影，產(chǎn)生了較為明顯的變形，而激光掃描儀類似全站儀直接獲取距離和角度，所以其點(diǎn)位無(wú)投影變形。

　　（四）聯(lián)合CAD測(cè)圖

　　可直接依據(jù)點(diǎn)云繪制點(diǎn)、線發(fā)送至CAD工具欄，其中包括繪制2D和3D點(diǎn)、線到CAD，設(shè)置發(fā)送坐標(biāo)等。該工具能夠?qū)⒉杉亩S多段線對(duì)象傳送到AutoCAD軟件中，方便測(cè)圖人員快速的采集二維的線狀要素。

四、技術(shù)路線

　　技術(shù)路線

五、數(shù)據(jù)采集

　　（一）利用地面三維激光掃描儀實(shí)施掃描時(shí)，主要采用兩種方法:

　　1.采用電腦控制激光掃描儀進(jìn)行掃描，該方法可根據(jù)測(cè)量范圍設(shè)定單站掃描起止角度(掃描之前應(yīng)了解儀器零角度方向)，掃描完后可以在電腦中直接觀察掃描數(shù)據(jù)質(zhì)量。

　　2.采用儀器直接采集，掃描時(shí)務(wù)必注意測(cè)站順序。該模式對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視，但是作業(yè)效率高。

　　外業(yè)數(shù)據(jù)采集

　　（二）數(shù)據(jù)處理及配準(zhǔn)

　　數(shù)據(jù)預(yù)處理和配準(zhǔn)采用海達(dá)數(shù)云的軟件HD Scene，可采用兩種方法：

　?。?）選擇同名特征點(diǎn)的方法進(jìn)行配準(zhǔn)，至少要選擇4個(gè)同名點(diǎn)；

　　（2）人工交互式移動(dòng)測(cè)站粗配，再采用ICP算法自動(dòng)精配，提高配準(zhǔn)精度。

　　（三）注意事項(xiàng)

　　由于測(cè)區(qū)樹(shù)木較多，需分多站掃描，設(shè)站時(shí)應(yīng)滿足以下要求：

　　1.以盡量少的測(cè)站覆蓋整個(gè)測(cè)區(qū)，選取400m以上測(cè)距，同時(shí)使用較大的角分辨率，以減少數(shù)據(jù)量；

　　2.將測(cè)站設(shè)在較高位置正對(duì)樓房掃描，以獲取較多目標(biāo)點(diǎn)，同時(shí)避免產(chǎn)生盲區(qū)。使用RTK或全站儀準(zhǔn)確采集測(cè)站的外部坐標(biāo),用于后續(xù)配準(zhǔn)拼接、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

　　單站點(diǎn)云數(shù)據(jù)

六、內(nèi)業(yè)成果

　　（一）立面圖繪制

　　1.點(diǎn)云數(shù)據(jù)繪制立面圖

　　利用處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)繪制立面圖，可采用兩種方法:立體模式特征點(diǎn)提取(三維量測(cè))、平面投影描圖模式。

　　依據(jù)點(diǎn)云繪制輪廓線初步正面成果

　　初步側(cè)面成果

　　2.外業(yè)查漏補(bǔ)缺

　　作業(yè)工具采用鋼卷尺、測(cè)距儀、全站儀，對(duì)于大面積缺漏的，采用激光掃描儀補(bǔ)測(cè)。根據(jù)照片外業(yè)調(diào)繪、外業(yè)補(bǔ)測(cè)數(shù)據(jù)在HdPtVector中進(jìn)行制圖。

　　（二）屬性錄入

　　繪制立面圖示例圖

七、結(jié)論

　　立足測(cè)繪新技術(shù)的應(yīng)用，結(jié)合廈門市立面改造項(xiàng)目，利用地面三維激光掃描技術(shù)的全天候、高效、準(zhǔn)確等技術(shù)優(yōu)勢(shì)輔助規(guī)劃設(shè)計(jì)工作者完成了一系列建筑立面測(cè)量項(xiàng)目，并取得了較好的成效。

　　相對(duì)傳統(tǒng)立面測(cè)繪方式如采用皮尺、測(cè)距儀等進(jìn)行測(cè)量，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)必須繪制草圖，對(duì)于無(wú)法測(cè)量的地方采用目測(cè)，大大提高了測(cè)量精度、精簡(jiǎn)了作業(yè)流程。

　　基于地面三維激光掃描儀提出的作業(yè)方法改變了傳統(tǒng)作業(yè)模式，在數(shù)據(jù)采集效率和成圖精度上均得到較大的提高，尤其是減輕異形建筑立面測(cè)量的內(nèi)外業(yè)工作量。