郑爵宇
梧州市测绘地理信息院 广西 梧州 543002
摘要：相较传统测量方式，扫描技术的应用优势极为突出，能够在短时间内获取到被测建筑全部的通过工业化3D扫描仪获取的海量点数据，为后续的数据分析处理环节提供基础条件。本文以某工程为例简述了其技术路线，并就扫描技术应用在现代化独特形状的建筑房产测量环节的数据采集与处理过程进行了深入分析，希望能够为同行业工作者提供一些帮助。
关键词：扫描技术；异型建筑房产；测量
引言：城市的发展与进步使得现代化独特形状的建筑的数量相较以往也有了明显增多，但在别致的外观下也由于其复杂的立面特征，使得想要对其进行数据测量较为困难。扫描技术的出现，为现代化独特形状的建筑测量提供了新的测量方式。其基本的应用原理为激光脉冲信号的反射，能够计算出不同扫描站点之间的距离、水平角以及仰俯角等，从而获得平面内不同点位的三维坐标。该技术相较全站仪、测距仪等测量工具，该技术获取数据并绘制高精度立面图的效果极佳，奠定了我国现代化独特形状的建筑行业飞速发展的重要基础。
1 工程概况与技术路线
1.1概况
某异型建筑包含6幢楼，承担了信息化机房、会议区以及办公区等作用，总建筑面积为20万平方米。由于其楼梯形状凹凸点较多，针对此类特殊的建筑结构，若依旧选择应用全站仪对其进行测量，不仅效率低且无法保证数据绘制精度[1]。而若采取扫描技术，不仅能够满足数据获取的基本要求，也能够保证获取到建筑各个平面信息的精准性。
1.2技术路线
以此工程的办公区域为例，联系实际环境情况与数据获取要求，制定了针对现代化独特形状的建筑的扫描技术应用方案，如图1所示。严格遵循此应用方案所展示的工作流程，能够保证建筑立面测量效果与获取数据的准确性。
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图1 现代化独特形状的建筑立面测量技术方案
2 数据采集
2.1控制测量
此项目的控制测量环节，以《卫星定位城市技术规范》为基础，并对三维扫描仪在实际作业环节的扫描仰角的相关要求进行了充分考虑，布设了不同位置的8个控制点（静态），控制范围较广。距离办公楼较近位置的控制点的作用，主要是对建筑底部进行扫描，而较远的控制点则主要承担了建筑顶部扫描的工作责任。
2.2采集通过工业化3D扫描仪获取的海量点数据
此次通过工业化3D扫描仪获取的海量点数据采集所应用的三维激光扫描仪，具备测量、影像以及高速3D等特点于一身，其最大测程为600米，每秒钟能够获取到26600个数据，且具有较高的数据精度[2]。为将内业配准精度与外业作业效率进一步提升，针对此项目所选择的数据获取方式包含网络RTK与三维激光扫描两种数据获取方式，将卫星定位城市测量综合服务系统应用优势充分发挥了出来，且能够保证提供被测建筑点云信息与扫描站位RTK坐标的获取同时性。另外在对作业进行扫描时，各个作业点之间的距离通常在10至30米左右，各个点云之间的间隔设置为2至5毫米的范围内，针对通过工业化3D扫描仪获取的海量点数据应对其进行实时监控，以确保所获取到数据的精准性与完整性。
3 数据处理
3.1去噪与修补
实际对被测建筑进行扫描的过程中，建筑物周边树木与其他建筑物将会对被测物体产生较强的干扰，反映到数据中的表现则为孤立点与异常点增多，但所产生的噪点本身与建筑立面元素并无过多关系，且将会逐渐形成数据冗余，继而影响到后续的点云配准环节，因此通常需要人工交互与滤波器联合应用以帮助对冗余数据做剔除处理[3]。但由于噪点过多，难免会有噪点漏扫情况出现，此时必须对漏电位置进行二次扫描，以保证所获取到通过工业化3D扫描仪获取的海量点数据的完整性。
3.2点云配准
在扫描过程中所应用的每一个扫描站位，均能以仪器位置为基础构建与之对应的坐标系。由于互相有差异，使得所获取到的所有通过工业化3D扫描仪获取的海量点数据均被安置于各自坐标系中，此时需要进行的首要工作就是在获取到不同扫描站通过工业化3D扫描仪获取的海量点数据后，经过拼接配准处理后将其同步在同一个坐标系中。对于通过工业化3D扫描仪获取的海量点数据来说，其配准主要分为点云粗配准与点云精配准两部分：
第一是点云粗配准。通过确定两个扫描站的4对云数据同名点，联系其几何特征即可帮助对其所对应的空间相似变换矩阵进行结算。在平移与旋转后，即可实现点云粗配准目标；第二是点云精配准。粗配准环任务完整后，需要将所获得的所有通过工业化3D扫描仪获取的海量点数据归纳在同一个坐标系中，但由于此时的点云配准数据无法保证其精度，因此无法保证项目完成效果[4]。因此，必须对此类数据做二次点云配准处理，该环节也被称之为点云精配准，是将通过工业化3D扫描仪获取的海量点数据精度进一步提升的重要基础。该环节通常采用的为迭代最近邻点算法，实现了云配准精准进一步提升的目标。
数据经过点云粗配准处理后，真正实现了扫描站点坐标系的统一目标，此时相邻点经过计算后发现其拼接精度已经达到了厘米级；精配准以同名特征点与特征多边形为基础，能够将其配准精度控制在2.5毫米左右。完整点云配准任务后，应针对通过工业化3D扫描仪获取的海量点数据做深入且全面的检查，以避免出现不同角度的空间剖面不良现象，例如分层旋转等，应保证最终局部范围内的点云拼接精度与项目要求相匹配。
3.3立面图绘制
想要达到绘制建筑立面图的目的，关键在于是否获得了建筑三维通过工业化3D扫描仪获取的海量点数据，其精度与建筑立面图精度之间存在着极为紧密的联系。在联系被测建筑数码影像后，即可完全表现出建筑立面的表征，且具有精准性。此测量项目所采取的绘制方主题为点云三维模型，在对模型进行平面投影处理后，应对平面的通过工业化3D扫描仪获取的海量点数据进行编辑，并将具有干扰性的目标面的通过工业化3D扫描仪获取的海量点数据完全清除，从而获得投影编辑后的数据[5]。平面通过工业化3D扫描仪获取的海量点数据可以将其转化为格式为DXF的文件，在将这一文件倒入至CAD软件后，即可在数码相机所获取到的高分辨率影像的联合应用下，完成建筑立面线划图的数据提取与图像绘制工作，整个绘制流程如图2所示。
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图2 立面绘制的具体流程
在对现代化独特形状的建筑物应用扫描技术后，整个立面测量流程表现出了无接触、全方位以及准确性的特点，相较传统的测量方式无论是所耗时间还是图纸的绘制精度，均有明显提升。实际生活中，针对不同类型建筑的结构数据绘制要求，应选择莹莹不同的绘制方式，并需要严格遵循立面绘制流程要求，以保证最终所绘制图像的精准性与完整性。
结束语：综上所述，将扫描技术应用至现代化独特形状的建筑立面测量领域，从实际情况来看应用优势较为突出，相信随着科技的逐渐进步，扫描技术的应用流程也将更加完善，减少人力与物力损耗的同时，也由于其突显出的在异型建筑中的独特应用效果，获得了更多关注，具有极为广阔的应用前景。
参考文献
[1]廉旭刚,蔡音飞,胡海峰.我国矿山测量领域三维激光扫描技术的应用现状及存在问题[J].金属矿山,2019,03:35-40.
[2]蒋赣猷,林广泰,谢灿荣,李彩霞.BIM虚拟技术在异形建筑施工中的应用分析[J].西部交通科技,2019,03:137-140.
[3]李文国.三维激光扫描技术和低空无人机在异形建筑竣工测量中的应用[J].城市勘测,2019,04:108-111.
[4]谢宏全,张镇,王嘉楠,尹吉祥,孙丙辰,孙权,赵玉臣,刘付程.激光点云数据在异形建筑物竣工测量中的应用[J].江苏海洋大学学报(自然科学版),2020,2901:67-70.
[5]梁智勇,郭军.基于三维激光扫描技术对异形建筑物立面测量的应用[J].测绘工程,2020,2904:70-72+76.