东英测绘——三维激光扫描仪在建筑物立面中的测量运用

一、概述

1、原理

三维激光扫描仪主要是由一部快速准确的激光测距仪以及一组可导引激光以等速度扫描的反光棱镜,和高清晰摄像机组成的。激光测距仪采用的是脉冲式测量方式，能够主动发射激光同时接受来自自然物体的反射信号然后进行测距,针对每一个扫描点可测得测站至扫描点的斜距，配合扫描的水平角和竖直角，能够求得每一扫描点与测站点之间的坐标差，如果测站点和一个定向点的坐标为已知值，则可以求的每一扫描点的3 维坐标。计算公式为：

X=Scosθcosa      Y=Scosθsina      Z=Ssinθ

现目前激光扫描速度瞬间就可以产生大量观测数据，然后成为点云数据，提供了大量的三维坐标数据数组。三维激光成像扫描仪是一种非接触式主动测量系统，它能够进行大面积高密度空间三维数据的采集。与景摄影测量相比较，具有点位测量精度高，采集空间点的密度大、速度快，不需要控制点就能够建立建筑物模型等特点。由于激光扫描仪主动式光源进行测量，可以在无光照情况中进行观测，这给高大建筑物以及隧道内扫描观测提供了很大的方便。并且三维激光扫描仪能够同时接受反射的激光和可见光，我们可以将可见光的强度以及色彩赋贴在3维坐标点上面，形成三维影像(3D Imag)因此点云数据不仅包含了有限体表面上离散点的空间坐标，同时还包含了某些物理参量。点的表示形式为(X，Y，Z,，R，G，B，intensity（灰度）)，不仅包含了点的空间位置关系，还包括点的强度信息和颜色灰度信息。

2、优势

（1）自动采集数据

三维激光扫描技术采用的是非接触扫描目标的方式进行测量，不需要反射棱镜，对扫描目标物体不需要进行任何表面的处理就能够直接采集物体表面的三维数据，所采集的数据完全真实可靠。可以用于解决危险目标、环境(或柔性目标)及人员难以企及的情况,具有传统测量方式难以完成的技术优势。

（2）无需草图连线

由于外业测绘可以全方位测量，其外业数据比较的全，所以也无需绘制草图，只需要在内业进行综合取舍，完成制图任务。对于不满足设计方要求的综合取舍可以根据原始点云数据进行修改，不必再去现场。

（3）不受环境以及时间的约束

三维激光扫描技术采用的是主动发射扫描光源(激光)，通过探测自身发射的激光回波信号来获取目标物体的数据信息，因此在扫描的过程中，能够实现不受扫描环境的时间以及空间的约束。

（4）高分辨率、高精度

三维激光扫描技术能够快速、高精度获取海量点云数据，能够对扫描目标进行高密度的三维数据采集，从而达到高分辨率实景复制的目的，从而减少漏测少测的情况发生。

二、传统测量技术缺陷以及三维激光的优势

1、测量精度差

建筑物样式多样，高低、大小也不同，用传统方式进行测量一般是皮尺配合着全站仪来进行实施，在进行测量的时候难免会有误差的存在。在对不规则建筑物进行测量时更加复杂，而扫描仪可以把建筑物形体以点云的形式表现出来，并且点云也是真彩色，密度高达到1mm，这样在点云上直接勾线画图，在描述不规则建筑时更加精准。

（2）测量速度慢

传统的测量方式，比如全站仪测量，单个建筑测量仪器至少需要架设2个站点，稍微复杂的建筑甚至要架设8个站或是更多。传统方式是进行单点测量，想要完整的描述一个立面，就需要很多个特征点，这些点需要一个一个去测量，在建筑层数比较高的情况下，特征点找区也会出现错误。而扫描仪扫描一个建筑只需架设2站就行了，每站扫描时间在30秒之内，每一个建筑立面可获取500万个点以上。

（3）内业处理繁琐

传统的测量方式盲区比较大，因为全站仪在测量高层建筑的时候会摆放棱镜以及激光找点相对来说比较费事，很多点都是依靠手工来补充的。全站仪测回的点在进行内业处理时也不容易分清，很容易出现重测的情况。而扫描仪把建筑立面所有点都采集回来，直接在点上勾线，这样更易于出图。

以上就是三维激光扫描仪在建筑物立面中的测量运用，如果你还有什么不了解的地方，欢迎留言或者在线咨询，我们会及时与您联系。东英测绘仪器有限公司提供RTK/GPS、全站仪、水准仪、经纬仪、无人机等仪器的销售、检测、校正等服务，也承接测绘培训和各种内外业测量任务，有相关的需要了解都可以留言或者在线咨询我们，我们将详细为你解答。