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地面三维激光扫描建模及其在建筑物测绘中的应用

王潇潇  
【摘要】: 地面三维激光扫描技术是一门新兴的测绘技术,有人称其为继GPS技术之后在测绘领域出现的又一次技术革命。该技术采用激光进行测量,非接触、高速度、高精度、大量地获取目标物的三维坐标数据,这些数据被称为“点云”数据,可以实时、动态、真实地反映客观事物的现状,为科学准确地建立数字模型提供一种全新的技术手段。随着科学技术的快速发展,地面三维激光扫描技术广泛运用于各个领域,其中在建筑物测绘领域尤其是对中国传统建筑的测绘,逐渐代替了传统的测量方式,对建筑物的保护、修复及测绘成果数字化并科学化的管理具有重要的意义。 本文首先介绍了地面三维激光扫描技术的国内外研究现状,总结了该技术的特点及应用领域,简要阐述了地面三维激光扫描系统的工作原理,并对硬件设备的种类作了划分。 其次详尽介绍了本文使用的ILRIS-3D激光扫描系统以及后处理软件PolyWorks,对扫描仪的操作流程作了详细的描述,然后针对扫描点云数据处理的过程对PolyWorks软件的建模方法进行了全面的研究,其中包括多视点云数据配准,三维几何建模,模型漏洞修补和简化等。针对复杂建筑物的点云数据量庞大,通过不同精度的实验确定了模型简化的适宜尺度。 最后将地面三维激光扫描技术应用于建筑物测绘中,通过从三维立体模型中提取出特征线与轮廓线,绘制出建筑物的立面图、平面图、剖面图等。针对软件无法自动提取立面图与俯视图的外轮廓线问题,本文采用平面散乱点云网格划分方法,在AutoCAD中实现自动提取建筑物正投影后的外轮廓线。 本文以凉亭为扫描对象,对扫描得到的数据进行模型重建,并利用半自动提取出的特征线与轮廓线,完成该建筑各图件的绘制。实验结果表明,与传统测绘方法相比,地面三维激光扫描技术在测量的速度与精度方面有很大优势,在建筑物测绘领域有着广泛的应用前景。


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