基于三维激光扫描技术常规测量方法的山塘街四期建筑测绘技术方案设计开题报告

1. 研究目的与意义

三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，作为20世纪90年代中期开始出现的一项高新技术，是测绘领域继gps技术之后的又一次技术革命，通过高速激光扫描测量的方法，大面积、高分辨率地快速获取物体表面各个点的(x,y,z)坐标、反射率、(r.g.b)颜色等信息，由这些大量、密集的点信息可快速复建出1:1的真彩色三维点云模型，为后续的内业处理、数据分析等工作提供准确依据。具有快速性，效益高、不接触性、穿透性、动态、主动性，高密度、高精度，数字化、自动化、实时性强等特点，很好的解决了目前空间信息技术发展实时性与准确性的颈瓶。它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型，主要通过高速激光扫描测量的方法，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据，大量的空间点位信息。该技术是快速建立物体的三维影像模型的一种全新的技术手段。

在山塘四期的项目中，主要运用了三维激光扫描技术，辅以无人机扫描成3d模型，再配合一些传统测绘的测距技术，将山塘老街区房屋进行一个全面的扫描。三维激光扫描技术与传统测量技术相比，具有自动化程度高、人工矫正难度低、受环境和时间约束小、精度及分辨率高等优势。首先，运用非接触扫描的测量方式，无需反射棱镜，目标建筑物不需进行表面处理，即可直接采集物体表面的三维数据，数据采集过程可通过三维激光扫描设备自动完成。其次，三维扫描技术采用“过范围”扫描的方式，其外业测绘范围往往超过实际测绘范围，以保证数据的全面性，故无需进行测量范围校准及草图绘制，只需在内业进行综合取舍，完成制图任务，对于不需要的部分可以直接截取。再次，三维激光扫描技术采用主动发射扫描光束，通过探测自身发射的激光回波信号来获取建筑物信息，因此在扫描过程中不受扫描环境的时间和空间约束。最后，三维激光扫描技术可以快速、高精度获取大量点云数据，可以对扫描目标进行高密度的三维数据采集，从而达到高分辨率实景数据提取的目的，从而减少漏测、少测的情况。

苏州科技大学一直致力于走在建筑测绘的前进道路上，每年都会有学生在学校优秀导师的带领下近距离接触到这一项在建筑测绘上应用极广的技术。近距离接触到三维激光扫描技术，并将其与传统测绘相结合，旨在培养学生的综合素养。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：在三维激光扫描技术的实际应用中，总会存在这样那样的问题，我们主要是在其外业运用中安排控制点的摆放，简单的有黑牌两色的靶标纸，复杂的有3D立体的白球。利用扫描仪对整个房屋进行一个全面整体的扫描，在Realworks中对点云数据进行配准、整合与调整来生成关于整栋房屋的点云数据。最终利用CAD制图呈现一个全套的平立剖图。

预期目标：在山塘四期关于房屋建筑测绘的项目中，我们要去了解三维激光扫描仪的基础运作，并且切实地去了解关于扫描数据的内业处理。不仅仅是简单的去将机器架设在一边，更要在弄清机器运行的基础上了解其应用方向。近日出土的三星堆中就运用到了三维激光扫描技术对三星堆文物进行了全面的扫描对文物进行仿真精细建模来保存文物的电子存储。三维激光扫描技术不仅仅是说在我们建筑测绘中有着无可比拟的地位，更是在许多地方有着卓尔不群的功用，在这次实习结束万能对三维激光扫描技术有着一个全面的了解。

3. 研究的方法与步骤

三维扫描技术又称“三维实景复制”技术，主要运用激光设备实现待测区域的实景扫描，通过实景扫描可以抓取待测区域环境要素、控制节点点位信息以及被测物体表面的反射强度和颜色信息，生成空间三维点云，即可将待测绘区域的环境、建筑、设备等数字化。三维激光扫描设备主要由激光测距仪、反光棱镜、全息数码相机组成。激光测距仪采用脉冲式测量原理，可以主动发射激光，同时接受来自自然物体的反射信号，实现距离、水平角、竖直角测量，从而计算出被扫描点与测站原点之间的坐标差，若测站点和一个定向点的坐标为已知值，则可以计算出每一扫描点的三维坐标。计算公式如下:

x=scosθcosα

y=scosθsinα

4. 参考文献

［1］杨必胜，梁福逊，黄荣刚．三维激光扫描点云数据处理研究进展、挑战与趋势［j］．测绘学报，2017，46(10) :311－318．

［2］郑少开，郑书民，丁军，等．三维激光扫描关键技术与实体建模现状［j］．北京测绘，2017，31(s2) :62－66．

［3］李旭，孙永康．地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用［j］．城市地理，2018(4) :79－80．

5. 计划与进度安排

一、准备阶段（2022.3.22——2022.4.08）：

2022.3.22——2022.3.31为准备工作阶段，查阅相关规范，确定测量等级；

2022.4.01——2022.4.08为开题阶段，主要工作是撰写开题报告等。