三维激光扫描仪在建筑立面测绘中的应用探究

李梅

摘 要：在建筑工程的施工建设与管理中，工程测绘必不可少，测绘准确性、全面性都将影响工程建设水平。如今在建筑工程的测绘工作当中。三维激光扫描仪的应用越来越重要，对提高工程测绘水平做出了重要的贡献。本文以建筑立面测绘工作为研究对象，基于相关实际工程案例，先阐述了三维激光扫描仪及相关技术的基本原理和工作模式，然后重点分析了建筑立面测绘的具体方法。最后在实际工程当中，对三维激光扫描仪在建筑立面测绘中的实践应用进行研究。

关键词：三维激光扫描仪;建筑;立面测绘

建筑是人们生产、生活的重要场所，随着社会的进一步发展，我国各地区建筑工程的投资和建设规模越来越大。而建筑立面是建筑结构中的重要组成部分，在建筑工程规划、设计与治理管理当中，都是重点的测绘对象。尤其是在如今城市化建设及管理越来越严格的情况下，需要对建筑立面形式、施工质量进行管理。在当前的技术环境下，传统的测绘技术已经无法满足现代建筑立面测绘的相关要求，而本文则重点对三维激光扫描仪的应用进行研究，希望能为建筑立面测绘工作者提供有价值的参考信息。

一、三维激光扫描仪及相关技术的原理和模式

（一）三维激光扫描仪的基本原理

在当前的建筑工程测绘领域当中，比较常见的三维激光扫描仪有脉冲式、相位差式、三角测距式三种，不同类型的设备的主要应用领域也有一定的差别。而脉冲式设备在建筑工程测绘领域中的应用率更高，这种扫描仪主要是利用激光进行测距[1]。具体来讲，技术人员利用脉冲式三维激光扫描仪发射激光，激光接触到物体之后反射回来被仪器中的信号接收装置接收，然后根据时间间隔进行距离计算。得益于激光强大的能量，技术人员可以利用该设备对建筑物立面的多个测绘点进行监测，全面获取相关数据，再通过系统处理对建筑立面形态、特点进行反映。基于这些检测得到的数据，可以利用计算机软件对建筑物立面进行三维模型的构建。另外，在使用三维激光扫描仪对建筑外立面进行测绘时，还可以通过仪器内置的数码相机，获取高清晰度的影像资料，这些资料可以更直观地反映建筑外立面状态、色彩等。在后续的虚拟模型构建环节中，还可以利用这些影像资料进一步提高模型精准度，并提高可视化效果。

（二）三维激光扫描仪的工作模式

在使用三维激光扫描仪对建筑立面进行测试时，要制定一套成熟、规范的工作流程，确保测试工作有序开展。首先，在接受测绘任务之后，要对建筑所在地自然环境、社会环境以及建筑本身的各项资料信息进行全面收集，分析现场实际特点。然后，结合相关测绘工作规范标准及客户需求，制定一套合理、可行的测试方案。接着，使用三维激光扫描仪进行外业扫描，获取相关测绘数据，再对这些数据信息进行内业处理[2]。之后，利用BIM系统及绘图软件，结合测绘得出的相关数据信息，对建筑立面图进行绘制和三维模拟，形成可视化的建筑测绘模型图。最后，在经过自检、客户沟通之后，对未满足需求的部分进行补测，最终形成完善的立面图。在使用三维激光扫描仪进行建筑立面测绘时，需要严格按照科学的规范流程，做好每个环节的质量控制，确保最终得出的立面图各项数据信息的准确性，进而提高测绘工作成果的价值。

二、建筑立面测绘技术及方法

在本文的研究过程当中，使用的是RIEGL VZ-1000三维激光扫描仪，下面具体阐述建筑立面测绘技术方法的应用流程及要点：

（一）现场调研和制定方案

首先，要对建筑工程现场的实际情况，以及所需要扫描的建筑物的基本特点进行了解，然后在现场确定好架设三维激光扫描仪的位置。因为通过该方法得到的建筑立面扫描图是在处理处理云数据的基础上，根据同名像素点匹配拼接而得出的，那么在这样的技术条件下，三维激光扫描仪架设位置只需能够完全扫描整个建筑立面即可。

（二）配准数据

针对三维激光扫描仪扫描得到的数据，本文研究中用到的是Riscan Pro。在外业数据采集完成之后，随即开展内业数据处理，并且评估所采集的数据质量。完成数据处理之后，要进行站间的数据配准工作[3]。具体来讲，在进行站间数据配准时，要选定4个及以上的同名像素点，然后由软件对站间的扫描点云数据进行拼接。这是粗配的過程，在此之后再通过ICP进行自动化精配，从而提升数据配准的精确度。

（三）点云图像去噪

大多数情况下，使用三维激光扫描仪扫面的建筑物立面测绘的外业扫描得到的图像数据中，会存在大量像绿化植物、行人、车辆这类元素的点云，这些是测绘工作中的非目标扫描物，在行业中被称作噪点。在本研究工作中，使用三维激光扫描仪进行的是全景扫描，因此存在大量的噪点，不仅占用了过多储存空间，还会干扰数据的提取与应用。所以，在扫描完成之后，要通过软件对点云数据进行去噪处理[4]。

（四）真彩色模式显示

对于三维激光扫描仪扫描得到的点云数据，经过拼接、去噪之后，随即要加载真彩色像素信息。在进行建筑物立面绘图的过程当中，通过真彩色像素信息加载，将能够帮助系统更准确地找到相应的特征点，提升效率。

（五）绘制立面图

测绘人员通过电脑软件，对三维激光扫描仪扫描得到并经过专业处理的点云数据进行评估，选择合适的立体观测模式。针对特征比较明显且容易分辨的点，将其选取出来，再进行三维测量。然后，获取特征点、特征线的具体特征，再使用AutoCAD软件完成内业成图，通过优化处理而得到最终所需的建筑立面图。

（六）外业调绘和修补测

部分情况下，通过三维激光扫描仪扫描并处理的相关扫描数据存在不完善的情况，而针对有所缺失、扫描质量不佳的小部分平面，使用一些传统的测绘方法，对建筑立面进行补测[5]。而如果出现较多缺失的情况，则要再使用三维激光扫描仪仪器进行扫描。然后再按照以上流程对数据进行处理，完成缺失部分的内业成图工作。

三、三维激光扫描仪在建筑立面测绘中的实践应用