三维激光扫描技术在建筑测绘中的应用

　　摘要：全方位、多角度、无接触的三维激光扫描技术是测绘新技术，可基本满足现代建筑工程质量测量的要求。文章主要围绕当前建筑测绘中三维激光扫描技术的应用展开分析，旨在促进三维激光扫描技术优势进一步提升。

　　近些年，结构复杂、施工难度较高的高层建筑以及造型各异的地标性建筑在城市发展中较常见，这些大型建筑工程能够如期顺利完工并交付使用，建筑测绘技术起着关键性作用。 三维激光扫描技术作为当前一种全新的测绘新技术，在建筑工程测量过程中具有的高效率、高精准度、无损伤等测量技术优势受到不少施工企业及测绘单位的欢迎。加强三维激光扫描技术建筑测绘应用的深入分析，有利于该测量技术优势进一步提高。

　　1.三维激光扫描技术在建筑测绘中的优势

　　三维激光扫描技术可全面实现建筑现场测量数据的采集并形成建筑工程的大数据库，囊括建筑工程任何测量、施工过程中实测实量、施工节点的对比、建筑模型校正、竣工质检交付、建筑测量及检测数据留存等。该技术主要依靠三维激光扫描仪全方位、多角度对建筑物内外结构无损伤测量获得准确数据。在实际测量中，三维激光扫描仪可实现远程操作的技术优势，对建筑空间实体的实际数据全面有效测量，并快速获取测量区域的三维点云模型及线、面、体等各种图件数据，使测量数据精度达到毫米级。另外，还可获得大量高精度的空间三维点云数据并形成建筑物体的三维影像模型，进而使三维影像模型达到高还原成实景影像图效果。

　　2.三维激光扫描技术在建筑测绘中的应用

　　2.1建筑规划设计阶段

　　无论大型建筑还是小型建筑，都要在施工前进行规划设计，三维激光扫描技术在建筑规划前期，可对现场地形地貌、交通线路以及建筑工程周围的建筑以及其他相关细节信息采集，如建筑周边步行广场的平台、建筑的走廊、楼梯的位置、坡道以及入口和出口点、楼层的应急通道和通风设施以及楼层之间的连接等数据。该测量技术可获取更为真实、直观而全面的基础数据，为建筑规划设计提供准确数据依据并创建成1:1真彩色实景的三维点云模型，有利于促进建筑规划设计工作顺利开展。此外，设计的建筑模型还可以匹配到扫描的点云数据中，以判定建筑规划设计是否合理。

　　2.2建筑工程地基填挖土石方测量

　　建筑工程基坑土石方测量是建筑工程施工前期十分重要的基础性工作，关系着建筑工程资金的预算以及工程质量安全等问题。当前，有不少造型奇特的大型建筑工程出现，基坑为不规则或较复杂的深基坑，对于这些土石方测算，传统测量工具及技术很难实现测量要求，应用三维激光扫描技术可快速获得基坑扫描的准确数据并通过电脑快速对数据进行处理，较为精准地计算出基坑填挖土石方量等。

　　2.3钢结构虚拟预安装

　　目前，大型建筑工程施工呈现出结构复杂、施工难度高等特点，在安装施工前，可先通过三维激光扫描仪对建筑工程中涉及的钢结构进行三维数据扫描，所得数据再通过电脑相关软件进行预安装测试，合格后便可现场开始钢结构安装施工。另外，三维激光扫描技术对建筑工程涉及到钢结构能起到预先检测作用。

　　2.4三维激光扫描技术有效监测建筑施工质量

　　大型建筑施工过程中，三维激光扫描技术作为一种全新的测绘技术手段，可更好地监测建筑施工过程。

　　2.4.1面数据快速采集

　　在建筑施工、设备安装以及后期维护的监测过程中，三维激光扫描技术能够在三维激光扫描仪的作用下全面、快速、精准地对各环节的数据进行采集。由于三维激光扫描仪操作简单、轻便易携带、可移动扫描对建筑施工各阶段实现有效监测以及三维数据的准确采集，突破人工监测的局限和数据采集的不完整性。

　　2.4.2 数据快速处理

　　在实施对建筑施工各阶段数据的采集后，需要通过相关技术软件及时处理数据。由于三维激光扫描仪所采集的是建筑现场空间内所有的三维点云数据，涵盖建筑施工周围一些不相关的数据，必须要通过相关技术及时清除不必要的数据形成完整建筑的三维点云数据，为建筑施工监测提供有力依据。

　　2.4.3数据有效应用

　　数据经过处理后，完整的建筑点云数据要进行电子文档有效存档，然后通过相关数据管理平台，使这些数据达到共享管理和使用的目的。在使用这些数据时，可以通过相关建模软件实现三维建模，还可用新建的数据模型与其他一段时间的数据进行比对，从中确定建筑结构是否存在变形和质量问题。

　　2.5三维激光技术有效建筑变形检测

　　大型建筑施工过程中建筑变形检测是不容忽视的一项重要的工作。建筑变形不仅会在施工过程中出现，还会出现在日常维护中。在对建筑进行变形检测时，可利用三维激光扫描技术无接触式对建筑体进行扫描，然后将采集的数据与之前保存的数据进行一一比对，检测墙体面与地面的平整度，在通过这种方法可施工过程中检测建筑墙体面是否达到合格设计要求，日常建筑维护中用来检测建筑墙体是否出现变形。使用三维激光扫描技术对建筑变形进行检测，不会对建筑物造成损伤、检测效率高且结果准确。

　　2.6 建筑竣工质量验收

　　在建筑竣工交付之前，需要对建筑进行整体质量检测，对检测数据的准确性要求很高，检测过程中需要确保数据准确还不能给建筑结构造成任何损伤而影响建筑质量。因此，要运用全新的检测技术及检测工具，三维激光扫描技术可无接触建筑实现全方位、多角度对整个建筑全面检测及数据的采集，然后通过电脑对数据进行及时处理并与建筑规划设计图纸上的数据进行认真比对，确定两者数据是否吻合或者通过两者数据误差的分析检验建筑施工是否按设计要求进行以及质量是否合格。

　　2.7实现3D建筑模型打印

　　通过三维激光扫描技术对建筑物体进行数据采集后，所得三维数据可结合3D打印技术得到一个还原性1:1的高清建筑模型，使建筑物直观、真实地展示建筑结构效果，建筑模型3D打印制作有利于促进现代建筑设计理念不断创新。

　　3.三维激光扫描技术的发展前景

　　三维激光扫描仪的不断改进和发展，带动了三维激光扫描技术的大幅度提升，因其大面积、高自动化、高精准度以及高效率等鲜明的技术特点被广泛应用。然而，三维激光扫描仪自身发展还有些不足：①市场售价过高，基本在百万之上，距离满足普遍需求还有相当大的距离；②仪器自身和精度检校尚存在较多困难，检校方法较单一化，基准值求取比较复杂，精度较难评定；③点云数据处理软件缺乏统一性，不同生产厂家自带软件，缺乏兼容性；④精度、测距和扫描速率还存在一定矛盾关系。因此，三维激光扫描技术的发展还有很长的路要走。

　　目前，三维激光扫描仪的发展趋势如下：①逐渐成为拥有自主知识产权的高精密测量仪器，实现普及化；②使点云数据处理软件实现实时数据共享和海量数据的处理能力；③在硬件固定情况下，注重测量方法与计算方法提高测量精度，采用脉冲和相位二者结合的方式测量距离；④促进扫描范围进一步扩大，实现立体全景实物扫描，获得被测物体空间三维虚拟实体影像；⑤在测量过程中可与其他测绘新工具（如GPS、全站仪等）及新技术结合应用，实现导航、实时定位以及扩大测程和测量精度的提高；⑥促进三维激光扫描仪与摄像机集成化，在测量扫描过程中随时获得物体影像，提高点云数据和影像匹配的精度。三维激光扫描仪的发展必然促进三维激光扫描技术的进步，从而使三维激光扫描技术应用前景一片向好。

　　4.结语

　　现代建筑建设质量的要求不断提高，传统测绘工具和技术难以满足当前测量要求。因此，建筑测绘技术要不断创新，相关技术人员必须加强深入研究，利用新技术、新知识促进三维激光扫描技术进一步完善，为建筑测绘以及其他领域的应用发挥更出色的技术优势。

　　（作者单位：来宾市住房和城乡建设局）