建筑測繪的地面激光掃描模式識別方法的探討

■　燕鵬

（浙江華東建設工程有限公司浙江杭州310030）

建筑測繪的地面激光掃描模式識別方法的探討

■燕鵬

（浙江華東建設工程有限公司浙江杭州310030）

激光掃描技術誕生在二十世紀九十年代，是一種新興的測量技術，近些年一直在迅猛的發(fā)展，在文物保護、考古、船舶、水力資源等各個領域都有應用，而應用在建筑測繪上更是非常的普遍并且發(fā)揮了很大的作用，激光掃描技術是采用遠離目標建筑一定距離的方式進行測量，通過激光掃描來獲取目標建筑的三維指標，同時獲取數(shù)碼照片，保證了獲得信息的準確和高速，本文就建筑測繪的種類及其應用原理，目前亟待解決的問題和未來發(fā)展的趨勢做深入的探討，希望能夠給為建筑測繪業(yè)的同仁們一點參考。

測繪激光掃描地面激光掃描識別

1960年紅寶石激光被發(fā)現(xiàn)以后，標志著激光技術的誕生，而5年后，便有了三維激光掃描技術，而在1997年，誕生了地面三維激光掃描技術，從此，這種技術就開始更加廣泛的運用，而建筑測繪是建筑施工中一個重要的環(huán)節(jié)，必須通過精準的測量才能準確的對目標建筑進行數(shù)據(jù)信息的收集，目前在我國建筑測繪領域，絕大多數(shù)使用的是地面激光掃描技術，通過激光掃描來獲取相關的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)信息再繪制出平立剖面圖，這種技術基本上可以達到建筑測繪工作的基本標準。但是這樣的方法還是更多存在人為的因素，從未來的發(fā)展來看，減少人力、增加準確度，是建筑測繪要實現(xiàn)的目標，因此地面激光點云的建筑平立剖面圖的半自動繪制方法就應運而生，這種方法提升了建筑測繪地面激光掃描的效能，將來會有更大的發(fā)展前景。

1　目前使用的建筑測繪的地面激光掃描模式識別的方法

1.1地面激光掃描模式識別方法在建筑測繪中應用的優(yōu)勢

地面激光掃描是不需要近距離接觸目標建筑，而能夠快速獲取目標建筑的最真實數(shù)據(jù)信息，可以針對室內、室外的各種建筑進行測量，并能夠快速、準確地測算出來,為測繪操作人員提供了最大的技術保障。目前的建筑測繪工作中，有兩種測量方法通常被使用，一種是基于地面激光掃描數(shù)據(jù)的平立剖面圖測繪掃描模式，另一種是基于地面激光點云的建筑平立剖面圖半自動測繪識別方法，前者得到的圖形更加的直觀，但是要消耗更多的人力，后者基本上可以實現(xiàn)半自動化繪制，節(jié)省了人力，而且數(shù)據(jù)更加的精準。從發(fā)展的趨勢看，后者的方法將會逐漸的取代前者。

1.2淺析地面激光掃描模式識別方法的兩種類型

1.2.1地面激光掃描數(shù)據(jù)的平立剖面圖測繪掃描模式

測繪是建筑行業(yè)中非常重要的環(huán)節(jié)，按照專業(yè)測繪理論，測繪是指以高新技術為技術核心，通過測量的地面的特征點以及界線，來獲得可以真實反映地面現(xiàn)狀的繪圖，在建筑測繪的實踐中應用的價值很高。建筑測繪就是要獲得最直觀最準確的數(shù)據(jù)信息，而平立剖面圖是描繪目標建筑真實狀態(tài)最直觀的方式，在建筑測繪中選擇怎樣的測繪方法也是非常重要的，平面圖、立面圖以及剖面圖都是建筑測繪中最常使用的項目，平立剖面圖以其直觀準確的特點成為建筑測繪中最常使用的方法。

1.2.2地面激光點云的建筑平立剖面圖半自動測繪識別方法

隨著測繪技術的不斷發(fā)展，完全的人工測繪的方式已經不能滿足測繪的要求，因而有了半自動化的測繪技術，而地面激光點云的建筑平立剖面圖半自動測繪識別方法就是這一技術的延展，這種方法比以往的建筑測繪方法更先進，更快速、更準確，更省人力，不過在實施這種方法時需要考量該技術方法的三個核心部分，首先是利用地面激光點云數(shù)據(jù)獲得正射深度影像的數(shù)據(jù)信息，其次當獲取影像之后，對其線性特征進行技術提取,待后續(xù)完善或處理；最后通過前來兩個操作步驟的實施,實現(xiàn)對獲得的平立剖面圖的直觀影像的特征全部了解。在實際操作中，這三個核心缺一不可，每一個環(huán)節(jié)必須認真操作，最后要執(zhí)行半自動化的處理與進一步完善，進而順利完成實際的測繪工作的[1]。

1.3淺論建筑測繪的地面激光掃描模式識別方法的應用原理

建筑測繪分為三個步驟來實施，是地面激光掃描的應用原理，第一步就是先將點云數(shù)據(jù)正射投影到一個經過虛擬處理的平面上,并對每一個掃描點與投影平面間的距離進行測算，獲得一張正射深度的圖像；第二步，提取影像中的幾何特性，并且在自動處理技術的輔助之下,將其生成平立剖面圖；最后一個步驟就是結合實體建筑項目的各角度部件，對平立剖面圖進行最后的修正[2]，獲得最終的測繪數(shù)據(jù)和圖形。明確了其中的原理，認真實施三個步驟，就可以在實際的測繪中運用自如，圓滿的完成測繪工作，而要提醒注意的是，在對目標建筑進行地面激光掃描的實際工作過程中,線性特征是建筑平立剖面圖繪制的核心幾何要素，一定要準確把握。

2　目前地面激光掃描模式識別方法中的三個亟待解決的難題

雖然地面激光掃描模式非常的先進，但是在大規(guī)模建筑測繪項目的應用中面臨著使用效率低下的現(xiàn)實。想要改變目前這樣的局面，必須著手解決三個問題，根據(jù)在理論研究和建筑測繪實踐中積累的經驗，這三個問題將會是阻礙建筑測繪激光掃描發(fā)展的進程，筆者將三個問題總結于下：一是嚴重依賴人機交互的點云配準，二是點云識別和濾波問題，三是建筑三視圖的測繪問題[4]。在點云自動配準方面,可以采用標靶精確定位和匹配的多站點云自動配準方法；在點云識別和濾波方面，則可以通過基于顏色的點云分割方式來進行處理；在建筑三視圖測繪方面，要采用正射深度影像的建筑特征線劃自動提取方法[4]。只有突破目前的三個瓶頸問題，才能讓地面激光掃描識別方法使用的效率更高。

3　結語

綜上所述，地面激光掃描模式識別方法的實際應用在建筑測繪中確實有著非常關鍵性的作用，這種測量方法尤其對于一些不能接觸的古建筑或者需要保護的建筑都有重要的作用。以上的兩種地面激光掃描識別方法都各有利弊，但是未來的發(fā)展趨勢地面激光點云的建筑平立剖面圖半自動測繪識別方法將會替代地面激光掃描數(shù)據(jù)的平立剖面圖測繪掃描模式。實踐證明，半自動繪制的方法無論是操作步驟還是其具體的應用效能都極佳,而且節(jié)省了人力、無力，大大的提升了測繪工作的效率，值得在建筑測繪領域中廣泛推廣。

[1]車爾卓,詹慶明,金志誠,梁玉斌,陳明文,張玥.基于激光點云的建筑平立剖面圖半自動繪制[J].激光與紅外,2015,01:12-16.

[2]梁玉斌.面向建筑測繪的地面激光掃描模式識別方法研究[D].武漢大學, 2013.

[3]周華偉.地面三維激光掃描點云數(shù)據(jù)處理與模型構建[D].昆明理工大學, 2011.

[4]黃颯.三維激光掃描技術應用于古建筑測繪及其數(shù)據(jù)處理研究[D].河南理工大學,2012.

P62[文獻碼]B

1000-405X（2016）-3-216-2