針對(duì)傳統(tǒng)建筑立面測(cè)量方法中存在的作業(yè)效率低下問(wèn)題，我方已經(jīng)探索出基于三維激光掃描技術(shù)快速實(shí)現(xiàn)建筑立面測(cè)繪的應(yīng)用方案。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，通過(guò) Trimble X7激光掃描儀獲取建筑點(diǎn)云數(shù)據(jù)，利用 Trimble RealWorks 內(nèi)業(yè)軟件進(jìn)行點(diǎn)云繪圖，精確且高效地獲取建筑物的三維模型，從而快速獲取建筑物的四個(gè)立面，并生成模型的立面二維圖。項(xiàng)目實(shí)踐證明，地面激光掃描技術(shù)可以高效地實(shí)現(xiàn)建筑立面測(cè)繪，極具推廣意義。
使用三維激光掃描技術(shù)獲取建筑物完整點(diǎn)云，能夠保證立面測(cè)量的繪圖質(zhì)量，一套數(shù)據(jù)即可完成繪圖、調(diào)繪、質(zhì)檢等多種用途。
而且還可以利用3D MAX和SketchUp軟件根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)三維重建，尤其對(duì)于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的建筑物，三維激光掃描技術(shù)克服了傳統(tǒng)測(cè)量方式數(shù)據(jù)量少、施測(cè)工作量大、數(shù)據(jù)不全面的問(wèn)題，可以較大限度保留真實(shí)位置信息。對(duì)舊城區(qū)建筑物立面的規(guī)劃和改造，提供了有效的數(shù)據(jù)支持。
方案實(shí)施
本次項(xiàng)目采用天寶X7三維激光掃描儀進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集，其掃描精度為2mm，掃描距離為0.6m至80m；掃描一站（自動(dòng)校準(zhǔn)+整平+拍照+掃描）所花費(fèi)時(shí)間僅需2分34秒；X7能夠獲取精確、清晰、細(xì)節(jié)豐富的高質(zhì)量數(shù)據(jù)。
本案例以其中一棟建筑為例，該建筑結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，整棟樓體積較大，附著管道、鋼架、空調(diào)眾多，掃描通視效果一般。為了保證掃描的效率和精度，本次外業(yè)數(shù)據(jù)采集采用X7的在進(jìn)行外業(yè)掃描。

1. 外業(yè)掃描
現(xiàn)在外業(yè)掃描可以采用無(wú)標(biāo)靶作業(yè)方式，掃描作業(yè)時(shí)只需保證相鄰兩站之間有一定的重疊度，掃描到相同的平面特征即可，無(wú)需使用任何標(biāo)靶，省去一個(gè)擺放標(biāo)靶的工序，極大提高了外業(yè)掃描效率。同時(shí)，也省去了相應(yīng)的擺放標(biāo)靶的人員，降低了用工成本。

外業(yè)掃描完成后可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)自動(dòng)拼接并配準(zhǔn)，可讓用戶在戶外及時(shí)檢查掃描數(shù)據(jù)是否搜集完整，進(jìn)而減少停工時(shí)間并免去多次重返現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)測(cè)的情況。詳見(jiàn)下圖：

2. 點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理
Trimble X7掃描獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以直接通過(guò)Trimble RealWorks點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件打開(kāi)掃描工程文件。具體步驟為：
(1) 點(diǎn)云數(shù)據(jù)分類、分割
點(diǎn)云配準(zhǔn)完成后，由于在整體點(diǎn)云中存在車輛、行人、綠化等其他雜物，形成大量雜點(diǎn)，會(huì)影響立面圖成果的制作，所以我們需要將點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。Trimble RealWorks軟件具有自動(dòng)分類的功能，包括室內(nèi)分類、戶外分類和隧道分類三種。
這里我們采用戶外分類的功能，將點(diǎn)云分為地面、建筑、桿柱與標(biāo)識(shí)、電力線、高植被和其它雜點(diǎn)，將分類好的地面、桿柱與標(biāo)識(shí)、電力線、高植被和其它雜點(diǎn)進(jìn)行隱藏，快速獲取出建筑物點(diǎn)云數(shù)據(jù)，減輕傳統(tǒng)手工分割分類和去雜點(diǎn)的負(fù)擔(dān)，大大提供內(nèi)業(yè)處理效率。


通過(guò)多邊形分割工具，將分類出的每棟建筑物點(diǎn)云單獨(dú)分割成各個(gè)墻面，最終將處理好的各個(gè)墻面點(diǎn)云數(shù)據(jù)單獨(dú)導(dǎo)出。
3. 立面繪圖
建筑點(diǎn)云處理完成后，將導(dǎo)出的建筑物單面點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖。
首先需要在Autodesk AutoCAD中新建圖形，然后附著點(diǎn)云數(shù)據(jù)。新建不同圖層，按照規(guī)范要求進(jìn)行立面圖繪制，而且在繪制過(guò)程中可以結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)照片進(jìn)行輔助。立面繪制成圖后，將每棟樓各個(gè)立面繪制完成的圖形插入到同一個(gè)圖框中。調(diào)整各個(gè)面之間的間距，使得圖形清晰美觀。

項(xiàng)目總結(jié)
此次項(xiàng)目中使用Trimble X7三維激光掃描儀進(jìn)行作業(yè)，兩名作業(yè)人員采集外墻數(shù)據(jù)信息，共計(jì)耗費(fèi)9小時(shí)就完成了整個(gè)測(cè)區(qū)的數(shù)據(jù)采集。所獲取的精確點(diǎn)云數(shù)據(jù)可為后續(xù)舊城改造工作提供了堅(jiān)實(shí)保障。
附：利用點(diǎn)云進(jìn)行三維重建
以上所得到的點(diǎn)云成果還可以為三維重建提供強(qiáng)有力的支持。可根據(jù)不同需求，確定是否進(jìn)行三維處理。
點(diǎn)云重建工作在3D MAX中完成，首先將建筑物點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件中，然后完成以下建模工作。
(1) 墻體窗戶的制作
在創(chuàng)建命令中找到圖形-矩形，打開(kāi)三維捕捉，進(jìn)行圖形的創(chuàng)建。然后將需要編輯的線轉(zhuǎn)換成可編輯樣條線，附加上另一個(gè)矩形。通過(guò)擠出命令，輸入墻的厚度，墻體即可建模完成。如下圖所示。

(2) 樓梯制作
選擇幾何體——樓梯，根據(jù)需求選擇合適的樓梯模型。根據(jù)點(diǎn)云輸入實(shí)際參數(shù)，樓梯即可建模完成。
(3) 模型渲染與貼圖
模型構(gòu)建完成后，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的紋理數(shù)據(jù)進(jìn)行渲染與貼圖。通過(guò)加載圖片功能完成紋理的映射，然后調(diào)整渲染參數(shù)，即可進(jìn)行模型的渲染。渲染后的模型如下圖所示。

在模型構(gòu)建后，對(duì)其進(jìn)行檢核，主要是檢查紋理渲染效果、單體模型構(gòu)建位置及數(shù)量、空洞數(shù)量、管線位置及數(shù)量等。檢查完成后，可以在SketchUp中對(duì)模型進(jìn)行二維導(dǎo)出，構(gòu)建模型立面，四面均可導(dǎo)出，下圖為模型導(dǎo)出的南立面。

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