淺談三維激光掃描技術(shù)在幕墻工程中的應(yīng)用

黃杰

摘? ? 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的不斷發(fā)展，在建筑行業(yè)領(lǐng)域，人們不僅對(duì)建筑的質(zhì)量有較高的要求，同時(shí)人們也越來(lái)越注重建筑造型的美觀性，所以建筑幕墻也趨向于異形化，復(fù)雜化。傳統(tǒng)測(cè)量手段很難達(dá)到這種趨勢(shì)下的要求，而三維激光掃描技術(shù)是測(cè)量界的新型技術(shù)，有著高效率，高精度的優(yōu)勢(shì)?？梢院芎玫剡m應(yīng)如今幕墻工程的這種大環(huán)境。本文先對(duì)三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明，然后主要敘說(shuō)三維激光掃描技術(shù)在幕墻應(yīng)用中的過(guò)程，為以后三維激光掃描技術(shù)在幕墻中的應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：維激光掃描技術(shù);幕墻工程;應(yīng)用

1? 什么是三維激光掃描技術(shù)

三維激光掃描技術(shù)的雛形主要誕生于美國(guó)，隨著這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展與摸索，這項(xiàng)技術(shù)如今初具規(guī)模，但這項(xiàng)技術(shù)仍然處在發(fā)展期，尚未成熟。人們將這項(xiàng)技術(shù)定義為：三維成像技術(shù)。與我們平時(shí)使用的照相機(jī)相似，只不過(guò)照相機(jī)成像是二維成像，且無(wú)法生成坐標(biāo)數(shù)據(jù)。而三位激光掃描技術(shù)也有采集數(shù)據(jù)的儀器，叫做三維激光掃描儀（見下圖1），該儀器采集數(shù)據(jù)時(shí)，采集的是三維信息，將被測(cè)物體以點(diǎn)云的形式體現(xiàn)出來(lái)，并將點(diǎn)云形成坐標(biāo)信息。點(diǎn)云就是三維激光掃描儀照下的“照片”，其被測(cè)物體以千萬(wàn)個(gè)點(diǎn)的三維形式展現(xiàn)出來(lái)，每個(gè)點(diǎn)都有自己的坐標(biāo)。與拍照技術(shù)相似的是：照片可以進(jìn)行后期處理。三維激光掃描儀拍下的照片也要進(jìn)行后期處理，將拍下的點(diǎn)云數(shù)據(jù)輸入到相關(guān)軟件中進(jìn)行處理和分析得到我們想要的數(shù)據(jù)與結(jié)果。三維激光掃描技術(shù)是測(cè)量業(yè)的又一次技術(shù)革命[1]

2? 三維激光掃描技術(shù)在幕墻中的應(yīng)用內(nèi)容

三維激光掃描技術(shù)主要應(yīng)用于幕墻工程中的三大過(guò)程，分別是第一階段土建外墻的垂直度與水平度檢測(cè)，第二階段龍骨偏差量的檢測(cè)，第三階段幕墻表皮的質(zhì)量檢測(cè)。其中第一階段的外墻檢測(cè)主要是為了保證龍骨安裝的質(zhì)量，而第二階段的龍骨檢測(cè)則是為了滿足幕墻安裝竣工后的最終質(zhì)量。三維激光掃描技術(shù)在整個(gè)過(guò)程中主要起到就是監(jiān)測(cè)定位的作用。三個(gè)階段過(guò)程中操作手法大致相似，都有外業(yè)數(shù)據(jù)收集、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)整理、擬合分析。但是三大過(guò)程的測(cè)量對(duì)象不同，手法也有差別。

3? 三維激光掃描技術(shù)在幕墻中的應(yīng)用過(guò)程

外業(yè)數(shù)據(jù)收集：首先應(yīng)先選站點(diǎn)，站點(diǎn)的選擇至關(guān)重要，站點(diǎn)的選擇直接決定儀器的視角，是否能完全掃到被測(cè)物體，如果由于環(huán)境限制無(wú)法完全掃到被測(cè)物，就需要加站，從不同視角進(jìn)行掃描，然后將掃到的圖像拼接成完整的圖像。在幕墻掃描的第一階段和第二階段中的不同是，第一階段被測(cè)物是大物體大立面，第二階段被測(cè)物體是大物體小立面。點(diǎn)云的數(shù)量決定點(diǎn)云是否有足夠點(diǎn)進(jìn)行分析，而小立面的點(diǎn)相對(duì)較少，需要進(jìn)行點(diǎn)云加密處理。第一階段與第二階段的不同就是，第二階段需要加密處理，而第一階段不需要加密。第三階段與第一階段和第二階段的不同點(diǎn)就是第三階段的幕墻材料比較復(fù)雜，需要進(jìn)行反射率檢測(cè)方能進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)收集，比如玻璃幕墻不可用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，和一些反射率差的材料不可用這項(xiàng)技術(shù)檢測(cè)。不過(guò)如果一、二階段的質(zhì)量較好我們就默認(rèn)幕墻的質(zhì)量較好。因?yàn)橐欢A段直接決定幕墻的質(zhì)量水平。

內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理：內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理主要包括格式的轉(zhuǎn)化，和點(diǎn)云的除噪。一般內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理需要兩個(gè)模型方可進(jìn)行擬合，一個(gè)是rvt標(biāo)準(zhǔn)模型（設(shè)為參照的模型）一個(gè)是三維激光掃描儀采集的點(diǎn)云模型（實(shí)際施工模型），rvt模型應(yīng)轉(zhuǎn)為stl格式，而點(diǎn)云模型轉(zhuǎn)為reshaper格式，將兩種格式文件共同導(dǎo)入到geomagic截模軟件中方能進(jìn)行擬合。除噪方面，除噪就是除去我們不需要的點(diǎn)，比如吊繩，吊籃，或者濾波導(dǎo)致的雜點(diǎn)，雜點(diǎn)的多少直接影響我們后面的分析，噪點(diǎn)越多對(duì)數(shù)據(jù)的干擾越大，因?yàn)檐浖治鰰r(shí)會(huì)將噪點(diǎn)也計(jì)算在內(nèi)。而第一階段是大立面清晰度更高，需要除的噪點(diǎn)較少，而第二階段屬于小立面，需要除的噪點(diǎn)較多。第三階段與第一階段情況相似，除噪過(guò)程幾乎一樣。除噪的手法有軟件自動(dòng)除噪與人工除噪。軟件除噪只能除去相對(duì)離散的點(diǎn)，還需進(jìn)行人工分辨與人工除噪才能最大程度上的進(jìn)行除噪。即使經(jīng)過(guò)軟件除噪與人工除噪兩大過(guò)程，但由于點(diǎn)云點(diǎn)數(shù)量過(guò)于龐大也無(wú)法將其除盡，但是可以最大程度上保證分析時(shí)的質(zhì)量。

擬合分析：擬合分析階段主要將兩大模型進(jìn)行擬合，形成色譜圖，色譜的顏色代表點(diǎn)云坐標(biāo)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)模型坐標(biāo)數(shù)據(jù)的距離差，通過(guò)顏色的變化，我們可以看出真實(shí)施工情況的偏差，并且我們可以在擬合模型上進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)示，得出真實(shí)偏差量的具體數(shù)值。其中第一階段可以分析出垂直度與水平度，第二階段可以分析出龍骨偏差，第三階段我們分析出幕墻的最終質(zhì)量。

4? 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于三維激光掃描技術(shù)的展望，該技術(shù)還可以應(yīng)用建筑加固、室內(nèi)裝飾裝修、鋼結(jié)構(gòu)檢查、地面沉降監(jiān)測(cè)、土方體積量計(jì)算等多專業(yè)領(lǐng)域，其用途還有待挖掘。三維激光掃描技術(shù)雖然具有很大的優(yōu)勢(shì)，但是還有許多的不足，比如噪點(diǎn)始終無(wú)法除盡，只能通過(guò)人工分析的方式進(jìn)行分析，得出結(jié)論。而不能直接生成可以評(píng)估的結(jié)果直觀的評(píng)價(jià)幕墻的施工水平。并且該技術(shù)成本較高，影響該技術(shù)的普及應(yīng)用。但在不斷地摸索與開發(fā)中，三維激光掃描技術(shù)必將成為國(guó)內(nèi)測(cè)量行業(yè)的主流與新星，為我國(guó)測(cè)量業(yè)帶來(lái)不可估量的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 何秉順，丁留謙，劉昌軍.三維激光掃描技術(shù)及其在巖土工程中的應(yīng)用[J].中國(guó)水利學(xué)會(huì)，2006（3）.