激光掃描儀數(shù)據(jù)的建筑物立面特征信息提取

針對車載激光掃描點(diǎn)云的分布密度,提出了一種把掃描數(shù)據(jù)格網(wǎng)化進(jìn)行信息提取的新方法。實(shí)踐證明,這種方法效率高,可以自動從密集的掃描數(shù)據(jù)中快速提取出建筑物信息,能夠滿足城市三維建模的要求。

三維激光掃描儀可以連續(xù)、自動、快速獲取目標(biāo)物表面的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)。論述三維激光掃描儀工作原理、數(shù)據(jù)處理流程。以校園建筑物為例,給出三維數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、模型建立的基本方法和結(jié)果。探討采用點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字校園的方法。

隨著測量技術(shù)的發(fā)展，三維激光掃描技術(shù)，是近幾年來發(fā)展起來的一種新的激光測量技術(shù)。其具有精度高、測量方式更加靈活、方便的特點(diǎn)。首先簡述了三維激光掃描儀應(yīng)用現(xiàn)狀以及工作原理，然后分析了內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵技術(shù)，最后重點(diǎn)對三維激光掃描儀在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

通過對三維激光掃描儀的基本工作原理及工作流程的介紹,并結(jié)合實(shí)例,最終實(shí)現(xiàn)了校園建筑物模型的建立和網(wǎng)頁發(fā)布,為數(shù)字校園的建立提供可靠的技術(shù)支持。

采用車載激光掃描儀等多傳感器進(jìn)行動態(tài)測量,各種傳感器進(jìn)行同步數(shù)據(jù)采集。針對激光掃描儀應(yīng)用于建筑物立面提取的問題,分析了激光掃描儀數(shù)據(jù)的特征,建立了建筑物高度提取模型,并開發(fā)了相應(yīng)的立面信息提取系統(tǒng)。

地面激光掃描儀的研制成功是繼gps之后的重要技術(shù)進(jìn)步,已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)。國外眾多專家學(xué)者對地面激光掃描儀的檢定/檢測方法進(jìn)行過詳細(xì)研究,但國內(nèi)對此還缺乏足夠的重視。首先論述檢定與檢測的區(qū)別,重點(diǎn)研究地面激光掃描儀的野外檢測方法,供國內(nèi)使用者參考。

隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，數(shù)字測圖的方式也在不斷地更新?lián)Q代，其中最具有代表性的就是三維激光掃描儀與全球定位系統(tǒng)（gps）的完美結(jié)合，不僅取代了傳統(tǒng)測繪方法的測時較長、勞動強(qiáng)度高等缺點(diǎn)，而且還能高效快捷的獲取數(shù)據(jù)，具有容并性、靈活性、智能性等強(qiáng)大的優(yōu)勢。從各個方面介紹了三維激光掃描儀系統(tǒng)，包括測量原理、應(yīng)用現(xiàn)狀以及其在地形測量中的應(yīng)用過程，并且與傳統(tǒng)的測量方式進(jìn)行了比較，綜合結(jié)果表明，三維激光掃描儀能夠完美的取而代之，提高了測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，確保了測量作業(yè)能夠高質(zhì)量的完成。

掃描系統(tǒng)的發(fā)展起始于1960年代左右，早期的掃描儀主要應(yīng)用于隧道、井、以及橋梁的對齊操作、變形測量、以及工程測量。隨著大量的研究開發(fā)以及計算機(jī)設(shè)備的發(fā)展，直至1990年代中期才廣泛應(yīng)用于地形測量。三維激光掃描技術(shù)能獲取目標(biāo)的空間信息，具有大面積、高自動化、高速率、高精度的測量的特點(diǎn)，采集過程安全簡單、節(jié)省人力并且具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)理能力，幾乎可以提供任何位置、任何細(xì)節(jié)的信息，作業(yè)成果完全能滿足高寒地區(qū)地形測量。

通過三維激光掃描儀在沒有圖紙和模型數(shù)據(jù)的情況下,通過激光掃描的點(diǎn)云文件生成bⅰm模型.三維激光掃描技術(shù)可應(yīng)用到bⅰm施工環(huán)節(jié)、檢測控制施工質(zhì)量、二次設(shè)計、bⅰm翻新改造等環(huán)節(jié).

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,近年來,越來越多的高精尖技術(shù)被運(yùn)用到了平民生活以及企業(yè)的生產(chǎn)中,由此也給群眾生活提供了巨大便利。如三維激光掃描儀技術(shù)的出現(xiàn),其在地形勘測工作中的運(yùn)用不僅極大提升了地形勘測工作的效率與質(zhì)量,且相較于傳統(tǒng)地形勘測手段,基于三維激光掃描儀技術(shù)所獲取的數(shù)據(jù)信息還更加準(zhǔn)確,且所需時間也較之傳統(tǒng)有了大幅縮減,由此使得地形勘測的效率得以大幅提升。本文在研究的過程中通過闡述三維激光掃描技術(shù)的工作原理,深入分析三維激光掃描儀在地形測量中的應(yīng)用策略,以便為三維激光掃描儀在地形測量中的應(yīng)用提供可參考的理論依據(jù)。

指出了隨著三維激光掃描硬件設(shè)備的不斷更新發(fā)展,面對更龐大的數(shù)據(jù)量、精度更高的工程應(yīng)用,迫切需要具有快速度、高精度的方法來實(shí)現(xiàn)掃描數(shù)據(jù)的建模和計算機(jī)的自動分類提取。在已有研究基礎(chǔ)上,利用基于球面投影構(gòu)網(wǎng)和fcm聚類混合的點(diǎn)云分類法,對選取的單站地面激光掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,并分析了其可行性,主要采用了以下幾種處理算法進(jìn)行了比較分析:基于球面投影的空間三角形構(gòu)網(wǎng)方法;fuzzyc-mean(fcm)模糊聚類方法的點(diǎn)云分類;柱面投影和cylview瀏覽器設(shè)計;軟件開發(fā)。

機(jī)載激光掃描系統(tǒng)是集成了gps、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(ins)和掃描激光測距系統(tǒng)并利用飛機(jī)作為運(yùn)行平臺,來獲取地面的三維位置,進(jìn)而快速生成數(shù)字表面模型(dsm).隨著機(jī)載掃描激光測距系統(tǒng)的不斷完善和發(fā)展,獲取城市dsm數(shù)據(jù)也變得越來越快速,而且方便和經(jīng)濟(jì)可靠,地面激光點(diǎn)的密度也大大提高.目前國外激光掃描系統(tǒng)的激光點(diǎn)密度一般都達(dá)到了1～20點(diǎn)/m2,因此利用機(jī)載激光掃描系統(tǒng)獲取的城市dsm提取建筑物也漸漸受到重視.利用激光掃描數(shù)據(jù)提取建筑物可以分為兩大類,第一類是單純以獲取的機(jī)載激光測距數(shù)據(jù)來提取建筑物,第二類是融合激光測距數(shù)據(jù)和其他相關(guān)信息的建筑物提取,如融合航空影像、融合ikonos高分辨率衛(wèi)星影像來提取建筑物.本文對國際上利用機(jī)載激光掃描測距數(shù)據(jù)進(jìn)行建筑物提取的最新研究進(jìn)展進(jìn)行了一些分析,同時也給出了應(yīng)用我國研制的機(jī)載激光掃描數(shù)據(jù)提取建筑物的試驗(yàn)研究和初步結(jié)果.

掃描系統(tǒng)的發(fā)展起始于1960年代左右，早期的掃描儀主要應(yīng)用于隧道、井、以及橋梁的對齊操作、變形測量、以及工程測量。隨著大量的研究開發(fā)以及計算機(jī)設(shè)備的發(fā)展，直至1990年代中期才廣泛應(yīng)用于地形測量。三維激光掃描技術(shù)能獲取目標(biāo)的空間信息，具有大面積、高自動化、高速率、高精度的測量的特點(diǎn)，采集過程安全簡單、節(jié)省人力并且具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)理能力，幾乎可以提供任何位置、任何細(xì)節(jié)的信息，作業(yè)成果完全能滿足高寒地區(qū)地形測量。

近年來,隨著一帶一路的國家戰(zhàn)略提出,海外投資項(xiàng)目越來越多,海運(yùn)成為越來越熱門的貿(mào)易運(yùn)輸渠道,港口成為最重要的基礎(chǔ)設(shè)施。三維激光掃描儀以高頻率﹑高精度﹑高時效等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)中。文章以rieglvz-400掃描儀為平臺,通過對港口的實(shí)際掃描作業(yè)﹑精度分析﹑數(shù)據(jù)后處理等方面,探討了三維激光掃描儀在港口測量中的適用范圍、施測方法以及后處理注意的事項(xiàng),提高了作業(yè)效率,可供參考。

指出了隨著三維激光掃描硬件設(shè)備的不斷更新發(fā)展．面對更龐大的數(shù)據(jù)量、精度更高的工程應(yīng)用，迫切需要具有快速度、高精度的方法來實(shí)現(xiàn)掃描數(shù)據(jù)的建模和計算機(jī)的自動分類提取。在已有研究基礎(chǔ)上．利用基于球面投影構(gòu)網(wǎng)和fcm聚類混合的點(diǎn)云分類法，對選取的單站地面激光掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行處理．并分析了其可行性．主要采用了以下幾種處理算法進(jìn)行了比較分析：基于球面投影的空間三角形構(gòu)網(wǎng)方法；fuzzycmean（fcm）模糊聚類方法的點(diǎn)云分類；柱面投影和cylview瀏覽器設(shè)計；軟件開發(fā)。

激光掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以利用特定直觀程序進(jìn)行投影,幫助理解理數(shù)據(jù)中的建筑物結(jié)構(gòu).這類程序已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到自動建筑物模型建模中.該方法從高度直方圖面元的分析中導(dǎo)出建筑物方位,并利用該方位產(chǎn)生點(diǎn)云的正交二維投影,其中屋頂平面作為點(diǎn)云的線.通過線跟蹤算法提取表示這些平面的線段.在隨后的處理步驟中,對線段進(jìn)行延伸刨平,并且平面被用于分析與矩形形狀的偏差.將兩個或更多相鄰平面分組以生成三維建筑模型.現(xiàn)有二維gis數(shù)據(jù)可以用于該過程中以提供機(jī)載激光掃描數(shù)據(jù)集的可靠分割并且支持生成實(shí)際建筑物建模的假設(shè).

機(jī)載激光掃描系統(tǒng)是集成了gps、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(ins)和掃描激光測距系統(tǒng)并利用飛機(jī)作為運(yùn)行平臺,來獲取地面的三維位置,進(jìn)而快速生成數(shù)字表面模型(dsm)。隨著機(jī)載掃描激光測距系統(tǒng)的不斷完善和發(fā)展,獲取城市dsm數(shù)據(jù)也變得越來越快速,而且方便和經(jīng)濟(jì)可靠,地面激光點(diǎn)的密度也大大提高。目前國外激光掃描系統(tǒng)的激光點(diǎn)密度一般都達(dá)到了1～20點(diǎn)/m2,因此利用機(jī)載激光掃描系統(tǒng)獲取的城市dsm提取建筑物也漸漸受到重視。利用激光掃描數(shù)據(jù)提取建筑物可以分為兩大類,第一類是單純以獲取的機(jī)載激光測距數(shù)據(jù)來提取建筑物,第二類是融合激光測距數(shù)據(jù)和其他相關(guān)信息的建筑物提取,如融合航空影像、融合ikonos高分辨率衛(wèi)星影像來提取建筑物。本文對國際上利用機(jī)載激光掃描測距數(shù)據(jù)進(jìn)行建筑物提取的最新研究進(jìn)展進(jìn)行了一些分析,同時也給出了應(yīng)用我國研制的機(jī)載激光掃描數(shù)據(jù)提取建筑物的試驗(yàn)研究和初步結(jié)果。

建筑物立面圖是在與建筑物立面平行的鉛垂投影面上所做的投影圖,是城市規(guī)劃、建筑立面整治及建筑物日照分析的必備材料之一。建筑物立面圖的三種傳統(tǒng)測量方法都存在操作復(fù)雜、費(fèi)時費(fèi)力的缺點(diǎn),因此提出一種基于三維激光掃描技術(shù)的建筑物立面圖的測量方法,并采用三維激光掃描儀進(jìn)行了單個建筑物立面圖的測量,對數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,精度合格,此方法可以應(yīng)用到立面圖的測繪中。

隨著科技的革新,gps和cors空間定位系統(tǒng)逐漸發(fā)展完善,3d激光掃描技術(shù)在測繪技術(shù)領(lǐng)域越發(fā)引起關(guān)注,該技術(shù)可以對大范圍的空間點(diǎn)位信息進(jìn)行迅速的采集,通過對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理,構(gòu)建觀測體的三維影像。文章在介紹focus3dx330系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,利用該技術(shù)應(yīng)用于上海某小區(qū)建筑群的三維影像模型構(gòu)建,效果良好。

在地形測量一體化中,三維激光掃描技術(shù)具有傳統(tǒng)測量方法所不具備的優(yōu)勢:無需接觸被測地形、高效率、高精度、快速獲取高密度的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。本文以三維激光掃描儀對四川省漢源縣萬工集鎮(zhèn)的滑坡區(qū)進(jìn)行掃描為例,介紹了三維激光掃描儀在一體化測量中的控制網(wǎng)布設(shè)、外業(yè)數(shù)據(jù)采集、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理、地形圖繪制等流程,并分別采用平面誤差、高程誤差和平面中誤差、高程中誤差兩種方法檢查了測圖質(zhì)量。其結(jié)果表明,該方法完全可以滿足地形測量精度要求。

地鐵土建施工結(jié)束后,需要對車站及區(qū)間進(jìn)行竣工測量,傳統(tǒng)的測量方法主要是采用全站儀測量隧道區(qū)間的二襯斷面以及車站的空間尺寸,通過與設(shè)計數(shù)據(jù)進(jìn)行對比來分析土建工程的施工測量質(zhì)量,該方法外業(yè)工作量大,效率低且內(nèi)業(yè)處理過程繁瑣。在青島地鐵3號線中,將三維激光掃描儀應(yīng)用于竣工測量,該方法工作量小,數(shù)據(jù)處理效率高,且可以進(jìn)行三維建模對地鐵車站進(jìn)行漫游和空間分析處理,具有傳統(tǒng)測量手段無法比擬的優(yōu)勢。

近幾年,高科技技術(shù)迅猛發(fā)展,各種先進(jìn)技術(shù)被應(yīng)用到生產(chǎn)生活中,不進(jìn)了社會的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。將三維激光掃描儀技術(shù)應(yīng)用到地形的勘測中,提高了地形勘測工作的工作效率和質(zhì)量,促進(jìn)了地質(zhì)勘測工作的進(jìn)步。三維激光掃描儀技術(shù)能夠更加準(zhǔn)確、快捷的獲取數(shù)據(jù)信息,在地形勘測中的應(yīng)用,可以實(shí)現(xiàn)地形勘測技術(shù)的智能化,提高地形勘測的靈活性。并且還可以減少地形勘測的工作時間,提高工作效率。本論文對三維激光掃描儀進(jìn)行了具體的分析,并且詳細(xì)的介紹了三維激光掃描儀在地形中應(yīng)用的優(yōu)勢,希望能夠?qū)θS激光掃描儀的推廣起到一定作用,提高我國地形勘測工作質(zhì)量。