三維激光掃描技術(shù)

1、三維激光掃描技術(shù)三維激光掃描技術(shù)三維激光掃描技術(shù)三維激光掃描技術(shù)又被稱為實景復(fù)制技術(shù)，作為20世紀90年代中期開始出現(xiàn)的一項高 新技術(shù)，是測繪領(lǐng)域繼GPS技術(shù)之后的又一次技術(shù)革命，通過高速激光掃描測量的方法，大 面積、高分辨率地快速獲取物體表面各個點的(x.yz)坐標、反射率、(R.G.B)顏色等信息，由這 些大量、密集的點信息可快速復(fù)建出1：1的真彩色三維點云模型，為后續(xù)的內(nèi)業(yè)處理、數(shù)據(jù) 分析等工作提供準確依據(jù)。具有快速性，效益高、不接觸性、穿透性、動態(tài)、主動性，高密 度、高精度，數(shù)字化、自動化、實時性強等特點，很好的解決了目前空間信息技術(shù)發(fā)展實時 性與準確性的頸瓶。它突破了傳統(tǒng)的單點測量方

2、法，具有高效率、高精度的獨特優(yōu)勢。三維 激光掃描技術(shù)能夠提供掃描物體表面的三維點云數(shù)據(jù)，因此可以用于獲取高精度高分辨率的 數(shù)字地形模型，主要通過高速激光掃描測量的方法，大面積高分辨率地快速獲取被測對象表 面的三維坐標數(shù)據(jù)，大量的空間點位信息。是快速建立物體的三維影像模型的一種全新的技 術(shù)手段。三維激光掃描技術(shù)使工程大數(shù)據(jù)的應(yīng)用在眾多行業(yè)成為可能。如工業(yè)測量的逆向工 程、對比檢測；建筑工程中的竣工驗收、改擴建設(shè)計；測量工程中的位移監(jiān)測、地形測繪； 考古項目中的數(shù)據(jù)存檔與修復(fù)工程等等。三維激光掃描原理三維激光掃描儀利用激光測距的原理，通過高速測量記錄被測物體表面大量的密集的點 的三維坐標、反射率和

3、紋理等信息，可快速復(fù)建出被測目標的三維模型及線、面、體等各種 圖件數(shù)據(jù)。由于三維激光掃描系統(tǒng)可以密集地大量獲取目標對象的數(shù)據(jù)點，因此相對于傳統(tǒng) 的單點測量，三維激光掃描技術(shù)也被稱為從單點測量進化到面測量的革命性技術(shù)突破。三維激光掃描技術(shù)引入建筑工程的意義隨著三維掃描技術(shù)的發(fā)展與成熟，它很快成為空間數(shù)據(jù)獲取的一種重要技術(shù)手段，并在 很多行業(yè)引起技術(shù)性變革的熱潮。目前，國內(nèi)建筑行業(yè)處于變革的階段，BIM在我們從事的 行業(yè)中引爆，但是都處于一種建模，碰撞分析，檢測等方面，但都沒有深入銜接現(xiàn)實，忽略 施工工地數(shù)據(jù)流與建筑信息模型間的流通轉(zhuǎn)化，何談運維，所以bin】模型去哪了？并沒有貫 穿到birn的全

4、生命周期中去。三維激光掃描技術(shù)在BIM中的應(yīng)用是 最基礎(chǔ)的一個重要環(huán)節(jié)，對現(xiàn)場實際數(shù)據(jù)的采集，經(jīng)過 處理對BIM設(shè)計模型校核，消除設(shè)計與施工現(xiàn)場的誤差, 提供可用可交付的bim模型，這在機電安裝預(yù)制化過程 中起到關(guān)鍵作用。在管線綜合中，除了軟件里的軟碰撞 檢查，機電模型與現(xiàn)場點云模型的硬碰撞也至關(guān)重要。三維激光掃描儀在工程建設(shè)中最本質(zhì)的應(yīng)用就是現(xiàn)場數(shù) 據(jù)的獲取，區(qū)別于傳統(tǒng)的點測量，它是建筑工程的大數(shù) 據(jù)，任何測量、實測實量、施工節(jié)點對比、模型校正、 竣工交付，數(shù)據(jù)留存、質(zhì)量檢查等都是依托于這一大數(shù) 據(jù)，也就衍生出很多的應(yīng)用。三維激光掃描技術(shù)在BIM施工流程中應(yīng)用示意圖TrimbleBIM施工流

5、程通常的掃描應(yīng)用方案總體可以分為三個階現(xiàn)場實測掃描、點云數(shù)據(jù)處理、高級三維檢測。處理后的數(shù)據(jù)可以直接導(dǎo)入到CAD. revit等軟件輔助建模。下圖，是分階段的工作流程圖:現(xiàn)場實測掃描點云數(shù)據(jù)處理高級三維檢測依據(jù)點云建模FARO X130 洋S 儀 是一個面向廣泛掃描 應(yīng)用的革命性多功能 三維掃描解決案。 其應(yīng)用范圍： BIM、建筑、結(jié)構(gòu)變 形、工業(yè)設(shè)施、文化 遺產(chǎn)、事故調(diào)查、法 醫(yī)鑒定等Trimble RealWorks 是專為掃描專業(yè)應(yīng)用 而設(shè)計的、功能強大 的辦公軟件?？蓮母鞣N三維激光掃 描儀導(dǎo)入豐富的數(shù)據(jù) 并將其轉(zhuǎn)換為引人注 目的三維成果。Trimble RealWorks 為數(shù)據(jù)可視化

6、、通用CAD數(shù)據(jù)平臺提供 了一套強大的標準工 具?？梢赃M行點云與 與BIM模型對比，并 生成可交付成果，輔 助設(shè)及施工，避免 后處等等。Trimble RealWorks 提供了非常豐富的點 云導(dǎo)入導(dǎo)出接口，與 AutoCAD. Revit、 SketchU瞪主流 CAD類軟件無縫銜 接.入到Revit中，輔助三維激光掃描技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用(1)規(guī)劃設(shè)計階段： 三維激光掃描技術(shù)在工程建設(shè)規(guī)劃初期可以完美的提供工程建設(shè)現(xiàn)場1:1的真彩色三維點云模型，包括地形地貌，交通線路，周邊建筑(及其 細節(jié)信息，如步行廣場的平臺、走廊、樓梯的位置、坡道；入口和出口點；緊急通道和通風(fēng) 設(shè)施；樓層之間的連接等

7、，相比較無人機航拍更具細節(jié)信息)，獲取更加全面的基礎(chǔ)信息。為規(guī)劃設(shè)計提供準確依據(jù)。另外，設(shè)計的建筑模型可以匹配到掃描的點云數(shù)據(jù)中，來進一步檢 查設(shè)計與現(xiàn)場周邊環(huán)境的沖突。而Tumble掃描的點云模型被作為多維架構(gòu)的開端,進行AEC 規(guī)劃、設(shè)施資產(chǎn)清單整理，三維框架的應(yīng)急計劃和房地產(chǎn)計劃等。Trimble的三維掃描技術(shù)無論在建筑施工進程前期、中期、后期的各個階段都可隨時對工 程進行掃描，得到實測實量的高精度點云模型。依據(jù)這些點云數(shù)據(jù)：可以輔助設(shè)計人員對模 型、圖紙做合理的調(diào)整與變更；可以幫助管理人員對工程質(zhì)量及狀態(tài)進行檢查；對工程施工 做完整的3D記錄、存檔，為后期運維提供真實的數(shù)據(jù)依據(jù)。（2）

8、 舊改項目中的應(yīng)用： 隨著城市的發(fā)展，幾乎都會面臨舊改的問題，由于設(shè)計及施工的時間跨度大、舊改時期很難找到完全和現(xiàn)場情況比配的結(jié)構(gòu)圖紙資料，這 為接下來的房建設(shè)計施工等工作帶來不利因素。如果以傳統(tǒng)的測繪手段重新測量獲取現(xiàn)場數(shù) 據(jù)將是一個幾乎不能完成的任務(wù)，在這種情況下使用三維激光掃描技術(shù)獲取現(xiàn)場實際三維點 云數(shù)據(jù)，為設(shè)計方提供真實可靠的數(shù)據(jù)進而很好地解決這個問題。數(shù)據(jù)采集、幾何測量施工質(zhì)量檢測、結(jié)構(gòu)檢查工程記錄、隱蔽驗收空間位置沖突檢測 土方測定、容積檢測點云數(shù)據(jù)處理，智能量測點擊幾下鼠標就可以輕松量測出平距、斜距、垂距、凈空、直徑、角度、方位角、坡度、傾角和 坐標等一序列數(shù)據(jù)工管理、處理和分

9、析海量數(shù)據(jù)集通過部分加裁技術(shù)有效地管理海量數(shù)據(jù)集4 方便地從掃描數(shù)據(jù)中提取目標I超過生成漫帆眼和谷歌地球KXIL模型來展示成果 提供點云全自動配準功能 快速檢查目標質(zhì)量 生成點云配準報告 將天寶CNSS、光學(xué)儀器和3D掃描儀的數(shù)據(jù)有效地結(jié)合在一起：輕松將所擄內(nèi)容輸出到各個CAD設(shè)計平臺上 發(fā)布獨立的項目數(shù)據(jù)包用于脫機檢視、瀏覽、漓:和標記注拜高級3D檢測天寶RcalWorks的高級檢測功能是監(jiān)測應(yīng)用的理想工具，如土木工程（道路、隧道和橋梁）以及礦 山的監(jiān)測。其成果可為用戶提供更加豐富、詳細和有用的信息：，檢測虹數(shù)據(jù)，將其與實際設(shè)計進行比較。人產(chǎn)生并可視化檢查結(jié)果，探測任何變化,獲褥差異和形變的

10、二雒和3D可視化成果，使變形分析更加容易。人在CAD設(shè)計文件dxG dwg中輸入斷面圖和幾何設(shè)計圖元,以d抵dwg或dgn格式導(dǎo)出圖形文 件。1 利用RealWorks集成的打印界面直接打印結(jié)果，實現(xiàn)信息共享.兩次點云剖面對比色調(diào)圉在頂視圉中的點云剖切位E依據(jù)點云建?？梢詫?dǎo)入 SkeichUp、Auto CAD、Revile 3Ds MAX 等繪經(jīng)過Trimble Real Works處理后的點云, 圖軟件進行BIM建?；蚶L制平面輪廓圖。在工廠復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)用針對復(fù)雜的工廠環(huán)境、變電站、特大鋼結(jié)構(gòu)、復(fù)雜的大型裝備，Trimble TX83D激光掃描儀提供了全 新的測量方法，可以快速完成基于完整

11、特征面的測量,從而采集和記錄下完備的相關(guān)信息。針對工廠和管 道的應(yīng)用，三維掃描處理軟件RcalWorks提供了專業(yè)的模塊完成模型建立,虛擬測量，分析計算等功能。通過3D激光掃描儀的基礎(chǔ)掃描，可以搜集機構(gòu)或作業(yè)現(xiàn)場的完整三維信息,這些重要的基礎(chǔ)信息為 改建、設(shè)計、檢測提供真實、高精度的數(shù)據(jù)源。基于此真實場景的設(shè)計讓設(shè)計方案制訂更全面、準確，并 可以招設(shè)計模型與三維場景進行結(jié)合，以對設(shè)計進行虛擬校驗.干涉檢查，避免返工，提高效率，縮短工 期，并節(jié)約成本。35 1)31 <31>331)2二產(chǎn)應(yīng)用案例廣州地鐵七號線廣州南站站通風(fēng)機房三維激光掃描項目中鐵一局項目在機電安裝進場時，廣州南站站

12、由于土建施工時間久，且經(jīng)歷多次施工單 位施工造成遺留問題土建和設(shè)計圖紙偏差較大，無法按圖施工，業(yè)主方工期催 促時間緊，現(xiàn)場結(jié)構(gòu)復(fù)雜，室內(nèi)空間雜物較多影響常規(guī)測量速度與質(zhì)量。后采用天寶三維激光掃描技術(shù)進行解決?，F(xiàn)場外業(yè)數(shù)據(jù)采集兩小時，完成 現(xiàn)場測量工作。后內(nèi)業(yè)處理，迅速提交現(xiàn)場點云模型，設(shè)計圖紙修改所需相關(guān) 現(xiàn)場尺寸，均在點云模型中獲取，模型硬碰撞等均在辦公室處理完成。Realworks中點云模型點云模型與設(shè)計模型匹配：M4.,Aran：M«BXOran洲 rOOran7««08 rats7NQ 如 nn/Ml 0X0 faitHMtXOnraHNODaMi0 KO

13、 iftiRealworks中點云模型與設(shè)計模型在橫梁部位存在碰撞二三三三 三e:三iNavisworks中機電模型與點云模型碰撞檢測華潤深圳灣國際商業(yè)中心春筍項目鋼結(jié)構(gòu)掃描測量中建三局作為總包單位，在針對于做鋼結(jié)構(gòu)的分包單位就鋼結(jié)構(gòu)偏離設(shè)計 的問題上，存在糾紛。通過采用三維激光掃描技術(shù)，出具量化的，先進性的數(shù) 據(jù)依據(jù)來卡下面的鋼結(jié)構(gòu)分包單位。鋼結(jié)構(gòu)的角度，長度，空間幾何形態(tài)測量結(jié)合天寶bim放樣機器人形成全套bim施工流程，在機電安裝中配套應(yīng)用, 如下圖：。|章 BIM創(chuàng)新應(yīng)用4.5測量機器人與激光掃描EI章BIM創(chuàng)新應(yīng)用453天寶機器人應(yīng)用效果4.5測機器人與激光掃描E身性曲直物性定位,通

14、仁機28 人的自動測點功能，精確定H 百分大樓的復(fù)雜曲面.篇助施工管收,咬查管我和設(shè)各 安裝的水平修. 垂直片.直線足 等崎位預(yù)留洞口的位置等.提高測*效車,調(diào)過測笈技術(shù). 商化施工流程,提高生產(chǎn)效*帕 iftTttl,節(jié)約人工成本30%?？设杌艠?耐因士建培向 施工誤差法成的扒電安裝施工_錯誤,遍少返工測員機器人與B1M協(xié)作應(yīng)用BIM創(chuàng)新應(yīng)用4.5測fit機器人與激光掃描I4.5.4 漸，現(xiàn)場照片互補論證31乂虛擬模型.保1也L班場麗戶屈沫蒯帆保存建筑數(shù)手化少公數(shù)據(jù)超.以旗麗歌雨中叫壞修友提供數(shù)推平S .華潤深圳灣國際商業(yè)中心項目BIM綜合應(yīng)用.pdf福州某國道隧道掃描dem?？偘揭蛐枰?/p>

15、對不同隧道挖掘方式的土方量進行精確測算，進而對成本管 控，選取最有的工作方式，及對不同施工節(jié)點進行三維激光掃描測量，做好數(shù) 據(jù)留存，便于后期點云數(shù)據(jù)疊加分析。, , Ltan>°>癡 I W C tfHl?l>aOOinn>TK*OXO立親E產(chǎn)小f £ R口角ktf<*UO0D0«m TMadOmfr0 sr1點云數(shù)據(jù)展示在對采集到的點云數(shù)據(jù)進行分析處理，得出所需要的橫斷面輪廓線，及土 方量。"I W IH 501利8 ' W H 1，"七匕七2EX“ 藝刊登段二、s -L rew ?inn) 、d

16、1;o * sen 12W8 e TW> %>o>o .u»GCH12WW«n« TWXW，O»47 $440> 8 E ro«tf»48S?60>.oomm 皿。14MM.00 E t S"V1W8C8.8 m om，i frtxn4o e 9 O. W0»3«»8 E » cmmr = U»M MM»00 E 2咖儂3.00F r g.磔 S6S 心8 e f * g" *40X00 mm f o« 5)0/6

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