三維激光掃描技術(shù)知多少，超全面
作者：dlcms 瀏覽量：1430 次 發(fā)布時(shí)間：2019-12-09 05:43:19
1、三維激光掃描技術(shù)概述
三維激光掃描技術(shù)又被稱為實(shí)景復(fù)制技術(shù)，作為20 世紀(jì)90 年代中期開(kāi)始出現(xiàn)的一項(xiàng)高新技術(shù)，是測(cè)繪領(lǐng)域繼GPS技術(shù)之后的又一次技術(shù)革命。通過(guò)高速激光掃描測(cè)量的方法，大面積、高分辨率地快速獲取物體表面各個(gè)點(diǎn)的(x.y.z)坐標(biāo)、反射率、(R.G.B)顏色等信息，由這些大量、密集的點(diǎn)信息可快速?gòu)?fù)建出1:1 的真彩色三維點(diǎn)云模型，為后續(xù)的內(nèi)業(yè)處理、數(shù)據(jù)分析等工作提供準(zhǔn)確依據(jù)。它具有快速性，效益高、不接觸性、穿透性、動(dòng)態(tài)、主動(dòng)性，高密度、高精度，數(shù)字化、自動(dòng)化、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)，很好的解決了目前空間信息技術(shù)發(fā)展實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性的頸瓶。
該技術(shù)突破了傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量方法，具有高效率、高精度的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。三維激光掃描技術(shù)能夠提供掃描物體表面的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，因此可以用于獲取高精度高分辨率的數(shù)字地形模型，主要通過(guò)高速激光掃描測(cè)量的方法，大面積高分辨率地快速獲取被測(cè)對(duì)象表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，大量的空間點(diǎn)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(shù)手段。
三維激光掃描技術(shù)使工程大數(shù)據(jù)的應(yīng)用在眾多行業(yè)成為可能。如工業(yè)測(cè)量的逆向工程、對(duì)比檢測(cè)；建筑工程中的竣工驗(yàn)收、改擴(kuò)建設(shè)計(jì)；測(cè)量工程中的位移監(jiān)測(cè)、地形測(cè)繪；考古項(xiàng)目中的數(shù)據(jù)存檔與修復(fù)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(cè)距的原理，通過(guò)高速測(cè)量記錄被測(cè)物體表面大量的密集的點(diǎn)的三維坐標(biāo)、反射率和紋理等信息，可快速?gòu)?fù)建出被測(cè)目標(biāo)的三維模型及線、面、體等各種圖件數(shù)據(jù)。由于三維激光掃描系統(tǒng)可以密集地大量獲取目標(biāo)對(duì)象的數(shù)據(jù)點(diǎn)，因此相對(duì)于傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量，三維激光掃描技術(shù)也被稱為從單點(diǎn)測(cè)量進(jìn)化到面測(cè)量的革命性技術(shù)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(shù)引入建筑工程的意義
隨著三維掃描技術(shù)的發(fā)展與成熟，它很快成為空間數(shù)據(jù)獲取的一種重要技術(shù)手段，并在很多行業(yè)引起技術(shù)性變革的熱潮。目前，國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)處于變革的階段，BIM在我們從事的行業(yè)中引爆，但是都處于一種建模，碰撞分析，檢測(cè)等方面，但都沒(méi)有深入銜接現(xiàn)實(shí)，忽略施工工地?cái)?shù)據(jù)流與建筑信息模型間的流通轉(zhuǎn)化，何談運(yùn)維，所以bim模型去哪了？并沒(méi)有貫穿到bim的全生命周期中去。 三維激光掃描技術(shù)在BIM中的應(yīng)用是最基礎(chǔ)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)的采集，經(jīng)過(guò)處理對(duì)BIM設(shè)計(jì)模型校核，消除設(shè)計(jì)與施工現(xiàn)場(chǎng)的誤差，提供可用可交付的bim模型，這在機(jī)電安裝預(yù)制化過(guò)程中起到關(guān)鍵作用。在管線綜合中，除了軟件里的軟碰撞檢查，機(jī)電模型與現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)云模型的硬碰撞也至關(guān)重要。三維激光掃描儀在工程建設(shè)中最本質(zhì)的應(yīng)用就是現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的獲取，區(qū)別于傳統(tǒng)的點(diǎn)測(cè)量，它是建筑工程的大數(shù)據(jù)，任何測(cè)量、實(shí)測(cè)實(shí)量、施工節(jié)點(diǎn)對(duì)比、模型校正、竣工交付，數(shù)據(jù)留存、質(zhì)量檢查等都是依托于這一大數(shù)據(jù)，也就衍生出很多的應(yīng)用。
三維激光掃描技術(shù)在 BIM 施工流程中應(yīng)用示意圖表：
通常的掃描應(yīng)用方案總體可以分為三個(gè)階段，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)掃描、點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理、高級(jí)三維檢測(cè)。處理后的數(shù)據(jù)可以直接導(dǎo)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(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用
（1）規(guī)劃設(shè)計(jì)階段：三維激光掃描技術(shù)在工程建設(shè)規(guī)劃初期可以完美的提供工程建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)1:1的真彩色三維點(diǎn)云模型，包括地形地貌，交通線路，周邊建筑（及其細(xì)節(jié)信息，如步行廣場(chǎng)的平臺(tái)、走廊、樓梯的位置、坡道；入口和出口點(diǎn)；緊急通道和通風(fēng)設(shè)施；樓層之間的連接等，相比較無(wú)人機(jī)航拍更具細(xì)節(jié)信息），獲取更加全面的基礎(chǔ)信息。為規(guī)劃設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確依據(jù)。另外，設(shè)計(jì)的建筑模型可以匹配到掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中，來(lái)進(jìn)一步檢查設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境的沖突。而Trimble掃描的點(diǎn)云模型被作為多維架構(gòu)的開(kāi)端，進(jìn)行AEC規(guī)劃、設(shè)施資產(chǎn)清單整理，三維框架的應(yīng)急計(jì)劃和房地產(chǎn)計(jì)劃等。
Trimble的三維掃描技術(shù)無(wú)論在建筑施工進(jìn)程前期、中期、后期的各個(gè)階段都可隨時(shí)對(duì)工程進(jìn)行掃描，得到實(shí)測(cè)實(shí)量的高精度點(diǎn)云模型。依據(jù)這些點(diǎn)云數(shù)據(jù)：可以輔助設(shè)計(jì)人員對(duì)模型、圖紙做合理的調(diào)整與變更；可以幫助管理人員對(duì)工程質(zhì)量及狀 態(tài)進(jìn)行檢查；對(duì)工程施工做完整的3D 記錄、存檔，為后期運(yùn)維提供真實(shí)的數(shù)據(jù)依據(jù)。
（2）舊改項(xiàng)目中的應(yīng)用：隨著城市的發(fā)展，幾乎都會(huì)面臨舊改的問(wèn)題，由于設(shè)計(jì)及施工的時(shí)間跨度大、舊改時(shí)期很難找到完全和現(xiàn)場(chǎng)情況比配的結(jié)構(gòu)圖紙資料，這為接下來(lái)的房建設(shè)計(jì)施工等工作帶來(lái)不利因素。如果以傳統(tǒng)的測(cè)繪手段重新測(cè)量獲取現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)將是一個(gè)幾乎不能完成的任務(wù)，在這種情況下使用三維激光掃描技術(shù)獲取現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，為設(shè)計(jì)方提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)進(jìn)而很好地解決這個(gè)問(wèn)題。
三維激光掃描技術(shù)又被稱為實(shí)景復(fù)制技術(shù)，作為20 世紀(jì)90 年代中期開(kāi)始出現(xiàn)的一項(xiàng)高新技術(shù)，是測(cè)繪領(lǐng)域繼GPS技術(shù)之后的又一次技術(shù)革命。通過(guò)高速激光掃描測(cè)量的方法，大面積、高分辨率地快速獲取物體表面各個(gè)點(diǎn)的(x.y.z)坐標(biāo)、反射率、(R.G.B)顏色等信息，由這些大量、密集的點(diǎn)信息可快速?gòu)?fù)建出1:1 的真彩色三維點(diǎn)云模型，為后續(xù)的內(nèi)業(yè)處理、數(shù)據(jù)分析等工作提供準(zhǔn)確依據(jù)。它具有快速性，效益高、不接觸性、穿透性、動(dòng)態(tài)、主動(dòng)性，高密度、高精度，數(shù)字化、自動(dòng)化、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)，很好的解決了目前空間信息技術(shù)發(fā)展實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性的頸瓶。
該技術(shù)突破了傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量方法，具有高效率、高精度的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。三維激光掃描技術(shù)能夠提供掃描物體表面的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，因此可以用于獲取高精度高分辨率的數(shù)字地形模型，主要通過(guò)高速激光掃描測(cè)量的方法，大面積高分辨率地快速獲取被測(cè)對(duì)象表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，大量的空間點(diǎn)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(shù)手段。
三維激光掃描技術(shù)使工程大數(shù)據(jù)的應(yīng)用在眾多行業(yè)成為可能。如工業(yè)測(cè)量的逆向工程、對(duì)比檢測(cè)；建筑工程中的竣工驗(yàn)收、改擴(kuò)建設(shè)計(jì)；測(cè)量工程中的位移監(jiān)測(cè)、地形測(cè)繪；考古項(xiàng)目中的數(shù)據(jù)存檔與修復(fù)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(cè)距的原理，通過(guò)高速測(cè)量記錄被測(cè)物體表面大量的密集的點(diǎn)的三維坐標(biāo)、反射率和紋理等信息，可快速?gòu)?fù)建出被測(cè)目標(biāo)的三維模型及線、面、體等各種圖件數(shù)據(jù)。由于三維激光掃描系統(tǒng)可以密集地大量獲取目標(biāo)對(duì)象的數(shù)據(jù)點(diǎn)，因此相對(duì)于傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量，三維激光掃描技術(shù)也被稱為從單點(diǎn)測(cè)量進(jìn)化到面測(cè)量的革命性技術(shù)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(shù)引入建筑工程的意義
隨著三維掃描技術(shù)的發(fā)展與成熟，它很快成為空間數(shù)據(jù)獲取的一種重要技術(shù)手段，并在很多行業(yè)引起技術(shù)性變革的熱潮。目前，國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)處于變革的階段，BIM在我們從事的行業(yè)中引爆，但是都處于一種建模，碰撞分析，檢測(cè)等方面，但都沒(méi)有深入銜接現(xiàn)實(shí)，忽略施工工地?cái)?shù)據(jù)流與建筑信息模型間的流通轉(zhuǎn)化，何談運(yùn)維，所以bim模型去哪了？并沒(méi)有貫穿到bim的全生命周期中去。 三維激光掃描技術(shù)在BIM中的應(yīng)用是最基礎(chǔ)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)的采集，經(jīng)過(guò)處理對(duì)BIM設(shè)計(jì)模型校核，消除設(shè)計(jì)與施工現(xiàn)場(chǎng)的誤差，提供可用可交付的bim模型，這在機(jī)電安裝預(yù)制化過(guò)程中起到關(guān)鍵作用。在管線綜合中，除了軟件里的軟碰撞檢查，機(jī)電模型與現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)云模型的硬碰撞也至關(guān)重要。三維激光掃描儀在工程建設(shè)中最本質(zhì)的應(yīng)用就是現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的獲取，區(qū)別于傳統(tǒng)的點(diǎn)測(cè)量，它是建筑工程的大數(shù)據(jù)，任何測(cè)量、實(shí)測(cè)實(shí)量、施工節(jié)點(diǎn)對(duì)比、模型校正、竣工交付，數(shù)據(jù)留存、質(zhì)量檢查等都是依托于這一大數(shù)據(jù)，也就衍生出很多的應(yīng)用。
三維激光掃描技術(shù)在 BIM 施工流程中應(yīng)用示意圖表：
通常的掃描應(yīng)用方案總體可以分為三個(gè)階段，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)掃描、點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理、高級(jí)三維檢測(cè)。處理后的數(shù)據(jù)可以直接導(dǎo)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(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用
（1）規(guī)劃設(shè)計(jì)階段：三維激光掃描技術(shù)在工程建設(shè)規(guī)劃初期可以完美的提供工程建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)1:1的真彩色三維點(diǎn)云模型，包括地形地貌，交通線路，周邊建筑（及其細(xì)節(jié)信息，如步行廣場(chǎng)的平臺(tái)、走廊、樓梯的位置、坡道；入口和出口點(diǎn)；緊急通道和通風(fēng)設(shè)施；樓層之間的連接等，相比較無(wú)人機(jī)航拍更具細(xì)節(jié)信息），獲取更加全面的基礎(chǔ)信息。為規(guī)劃設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確依據(jù)。另外，設(shè)計(jì)的建筑模型可以匹配到掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中，來(lái)進(jìn)一步檢查設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境的沖突。而Trimble掃描的點(diǎn)云模型被作為多維架構(gòu)的開(kāi)端，進(jìn)行AEC規(guī)劃、設(shè)施資產(chǎn)清單整理，三維框架的應(yīng)急計(jì)劃和房地產(chǎn)計(jì)劃等。
Trimble的三維掃描技術(shù)無(wú)論在建筑施工進(jìn)程前期、中期、后期的各個(gè)階段都可隨時(shí)對(duì)工程進(jìn)行掃描，得到實(shí)測(cè)實(shí)量的高精度點(diǎn)云模型。依據(jù)這些點(diǎn)云數(shù)據(jù)：可以輔助設(shè)計(jì)人員對(duì)模型、圖紙做合理的調(diào)整與變更；可以幫助管理人員對(duì)工程質(zhì)量及狀 態(tài)進(jìn)行檢查；對(duì)工程施工做完整的3D 記錄、存檔，為后期運(yùn)維提供真實(shí)的數(shù)據(jù)依據(jù)。
（2）舊改項(xiàng)目中的應(yīng)用：隨著城市的發(fā)展，幾乎都會(huì)面臨舊改的問(wèn)題，由于設(shè)計(jì)及施工的時(shí)間跨度大、舊改時(shí)期很難找到完全和現(xiàn)場(chǎng)情況比配的結(jié)構(gòu)圖紙資料，這為接下來(lái)的房建設(shè)計(jì)施工等工作帶來(lái)不利因素。如果以傳統(tǒng)的測(cè)繪手段重新測(cè)量獲取現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)將是一個(gè)幾乎不能完成的任務(wù)，在這種情況下使用三維激光掃描技術(shù)獲取現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，為設(shè)計(jì)方提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)進(jìn)而很好地解決這個(gè)問(wèn)題。
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