精测科技三维扫描提供完整建筑结构模型

项目概况：扫描区域是长春市阳光世家小区，实施项目是小区刚建成竣工，业主单位希望 通过对整片小区进行快速的测量，从而快速得到小区内建筑建成后的平面图以及建筑拐点坐标， 从而对比设计之初与建成之后的相对偏差，为后期附属设施的建设和布置提供精准的数据参照。并且希望同时获得小区内建筑结构模型，从而传输到数字城市平台完善更新。 

1、扫描作业前的准备

第一步 数据获取

1、

扫描工作至少准备以下：

1. 扫描仪 1 台

2. 木质三角架 1 个

3. 人员配备 2 人

2、作业详细步骤

根据测试要求，根据所提供的控制点个数和位置，为了更好的在点云上反应小区完整的信息，便于模型的建立，我们根据后方交会的原理，一共架设了 22 站，站点（圆圈）和控制点（绿色）的位置分布图如下。如图 1-1

图 1-1

图 1-1，红色原地分别为我们架设仪器位置，每一站我们都选择尽可能多的反应房屋内容或者重点需要表达的部位，站点之间我们需要至少 2 个控制点，我们这次把标靶摆放在控制点上，标靶正对着扫描仪，这样在扫描仪精扫标靶的时候扫描到尽可能多的点，降低拟合标靶中心位置的误差，并且标靶放置在尽量离扫描仪远的位置，这样在坐标转换的过程中也把坐标转换误差降低到最小。

每秒可以扫描 30 万个点，根据工程要求，我们选择每站扫描 1 分 31 秒钟，接受扫描点数10997000 个。如下图

图 1-2

这样 2 个人操作扫描仪，每站作业时间大概 10 分钟就能完成。

3、标靶中心坐标的获取

这次测量用的标靶是原装的反射片，标靶在扫描仪间基本是通用的，是用一种反射率比较高的材料做成。

（如图 1-4）图中的“+”字中心即为软件自动拟合出来的标靶中心。用全站仪获取标靶的中心坐标，只需望远镜对准标靶的中心即可。

图 1-3 反射片

图 1-4

第二步 数据预处理

1、数据的坐标转换与拼接

把全站仪采集的标靶的数据导出来，在Excel 里编辑成（ENZ）格式的数据，在以.csv 的数据格式保存下来。

标靶数据导入软件，在软件的左边树状菜单栏下面有个 选项（GLCS 代表大地坐标系统），双击打开，里面有个如图导入特征点数据的选项。我们把全站仪测得的标靶的坐标导入到软件中。

我们一共扫描了 22 站，每站周围贴 2 个。

把扫描仪扫描的坐标系导入到软件以后，使用后视方法，软件就会自动的解算相关位置， 等结算完，坐标也转换了。如下图所示：

图 2-1

图 2-2 具有大地坐标系的三维点云图，任一点都具有真实的大地坐标

同样，我们可以用自动校准模块来多点云进行更详细的拼接，用以提高精度，拼接结果如下图所示：

图 2-3

22 站都转到了同一坐标系下，即 4 站也拼到了一起，如图 2-3。当然拼图方法还有其他方式，如下：

1. 通过两站间的共同标靶拼接。

2. 通过软件的GPS 模块自动拼接。

3. 根据测量的共同点手动拼接。

4. 导入到第三方软件进行拼接。

图 2-4 全部点云俯视图

图 2-5 彩色点云俯视

2、赘余点删除

扫描仪把它自己“看”到的实体都会扫描下来，这样扫描完后必然会有一些赘余数据，我们可以根据不同的需求选择性的去过滤一些数据或者去人工删除一些数据。

我们这次任务主要是获取 9 栋建筑物，所以我们就可以选择性的保留下来 9 栋建筑物的点云数据，把其他的多余点删除。手动删除方

式和 CAD 软件上选中点，delete 键删除相同。

我们此次保留下的数据如图 2-6，2-7，2-8.

图 2-6 单栋建筑物点云图

图 2-7 单栋建筑物点云图(贴纹理)

图 2-8 三维点云图上可进行实际量测

1、数据的详细加工

第三步 数据整理和成果展示

利用过滤后的点云进行加工，我们将点云导入 CAD 之中，使用相关控件，直接在点云上对房屋进行模型建立。

图 3-1

导入CAD 之后，使用pointcloud 控件，能够直接在点云上建立面片和房屋整体模型。

图 3-2

利用CAD 中的KUBIT 插件，根据导入的楼体点云数据，直接建立的白模。

图 3-3

利用 3D-MAX 软件，为建立好的模型贴纹理，使得效果更佳的逼真。操作界面如下图所示：

图 3-4

经过整个完整的操作流程之后，附有色彩信息的三维立体模型就可以顺利进行展示了。结果如下图所示：

图 3-5

图 3-6

图 3-7

图 3-8

图 3-9 太阳世家小区总体平面图（1:500）