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旧城改造的测绘解决方案

文章发布于:2021-03-23 作者:admin 浏览次数:

针对传统建筑立面测量方法中存在的作业效率低下问题,我方已经探索出基于三维激光扫描技术快速实现建筑立面测绘的应用方案。结合实际应用场景,通过 Trimble X7激光扫描仪获取建筑点云数据,利用 Trimble RealWorks 内业软件进行点云绘图,精确且高效地获取建筑物的三维模型,从而快速获取建筑物的四个立面,并生成模型的立面二维图。项目实践证明,地面激光扫描技术可以高效地实现建筑立面测绘,极具推广意义。
使用三维激光扫描技术获取建筑物完整点云,能够保证立面测量的绘图质量,一套数据即可完成绘图、调绘、质检等多种用途。
而且还可以利用3D MAX和SketchUp软件根据需求实现三维重建,尤其对于结构较为复杂的建筑物,三维激光扫描技术克服了传统测量方式数据量少、施测工作量大、数据不全面的问题,可以最大限度保留真实位置信息。对旧城区建筑物立面的规划和改造,提供了有效的数据支持。
方案实施
本次项目采用天宝X7三维激光扫描仪进行外业数据采集,其扫描精度为2mm,扫描距离为0.6m至80m;扫描一站(自动校准+整平+拍照+扫描)所花费时间仅需2分34秒;X7能够获取精确、清晰、细节丰富的高质量数据。
本案例以其中一栋建筑为例,该建筑结构较为复杂,整栋楼体积较大,附着管道、钢架、空调众多,扫描通视效果一般。为了保证扫描的效率和精度,本次外业数据采集采用X7的在进行外业扫描。

立面测绘——旧城改造的解决方案 
该栋建筑局部实景图
 
1. 外业扫描
现在外业扫描可以采用无标靶作业方式,扫描作业时只需保证相邻两站之间有一定的重叠度,扫描到相同的平面特征即可,无需使用任何标靶,省去一个摆放标靶的工序,极大提高了外业扫描效率。同时,也省去了相应的摆放标靶的人员,降低了用工成本。

立面测绘——旧城改造的解决方案 
外业扫描现场示意图
 
外业扫描完成后可实现点云数据自动拼接并配准,可让用户在户外及时检查扫描数据是否搜集完整,进而减少停工时间并免去多次重返现场补测的情况。详见下图:

立面测绘——旧城改造的解决方案立面测绘——旧城改造的解决方案 
外业现场数据拼接及配准示意图
 
2. 点云数据处理
Trimble X7扫描获取的点云数据可以直接通过Trimble RealWorks点云数据处理软件打开扫描工程文件。具体步骤为:
(1) 点云数据分类、分割
点云配准完成后,由于在整体点云中存在车辆、行人、绿化等其他杂物,形成大量杂点,会影响立面图成果的制作,所以我们需要将点云数据进行分类。Trimble RealWorks软件具有自动分类的功能,包括室内分类、户外分类和隧道分类三种。
这里我们采用户外分类的功能,将点云分为地面、建筑、杆柱与标识、电力线、高植被和其它杂点,将分类好的地面、杆柱与标识、电力线、高植被和其它杂点进行隐藏,快速获取出建筑物点云数据,减轻传统手工分割分类和去杂点的负担,大大提供内业处理效率。

立面测绘——旧城改造的解决方案 
点云自动分类示意图

通过多边形分割工具,将分类出的每栋建筑物点云单独分割成各个墙面,最终将处理好的各个墙面点云数据单独导出。
3. 立面绘图
建筑点云处理完成后,将导出的建筑物单面点云数据进行绘图。
首先需要在Autodesk AutoCAD中新建图形,然后附着点云数据。新建不同图层,按照规范要求进行立面图绘制,而且在绘制过程中可以结合现场照片进行辅助。立面绘制成图后,将每栋楼各个立面绘制完成的图形插入到同一个图框中。调整各个面之间的间距,使得图形清晰美观。

立面测绘——旧城改造的解决方案 
立面成果示意图
 
项目总结
此次项目中使用Trimble X7三维激光扫描仪进行作业,两名作业人员采集外墙数据信息,共计耗费9小时就完成了整个测区的数据采集。所获取的精确点云数据可为后续旧城改造工作提供了坚实保障。
利用点云进行三维重建
以上所得到的点云成果还可以为三维重建提供强有力的支持。可根据不同需求,确定是否进行三维处理。
点云重建工作在3D MAX中完成,首先将建筑物点云数据导入软件中,然后完成以下建模工作。
(1) 墙体窗户的制作
在创建命令中找到图形-矩形,打开三维捕捉,进行图形的创建。然后将需要编辑的线转换成可编辑样条线,附加上另一个矩形。通过挤出命令,输入墙的厚度,墙体即可建模完成。如下图所示。

立面测绘——旧城改造的解决方案 
墙体、窗户建模示意图
 
(2) 楼梯制作
选择几何体——楼梯,根据需求选择合适的楼梯模型。根据点云输入实际参数,楼梯即可建模完成。
(3) 模型渲染与贴图
模型构建完成后,需要根据现场采集的纹理数据进行渲染与贴图。通过加载图片功能完成纹理的映射,然后调整渲染参数,即可进行模型的渲染。渲染后的模型如下图所示。

立面测绘——旧城改造的解决方案 
渲染后的建筑模型示意图
 
在模型构建后,对其进行检核,主要是检查纹理渲染效果、单体模型构建位置及数量、空洞数量、管线位置及数量等。检查完成后,可以在SketchUp中对模型进行二维导出,构建模型立面,四面均可导出,下图为模型导出的南立面。

立面测绘——旧城改造的解决方案
精细化立面二维线划图
 
 
以上就是关于立面测绘案例的详细说明,如果您有相关的项目的话欢迎联系我们。

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