CN112836260A - 一种建筑物基础结构数据的三维测绘采集方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种建筑物基础结构数据的三维测绘采集方法，包括以下步骤：S1：对建筑物的外部空间几何特征进行扫描收集，获得三维点云数据；S2：对建筑物的屋顶及周边环境进行全景影像的收集；S3：将S1获得的三维点云数据与S2获得全景影像进行匹配，获得高清色彩的点云数据；S4：对建筑物的内部空间几何特征进行扫描收集获得三维点云数据；S5：将S3和/或S4获得的三维点云数据进行拼接；S6：对拼接后的点云数据进行分类、降噪，得到三维数字模型。本发明利用激光雷达***和倾斜摄影***等对建筑的外部空间几何特征数据进行采集，指将激光点云与影像数据融合，通过后期数据的拼接、降噪、切片获得高质量的立面图，快速完成建筑立面测量工作。
Description
技术领域
本发明涉及建筑测绘技术领域，特别涉及一种建筑物基础结构数据的三维测绘采集方法。
背景技术
在城市建设与历史建筑保护项目中，需要对建筑物的立面进行美化与整治。绘制出建筑物立面图，能够为这些设计与修缮工作提供数据基础。为了确保建筑立面测量的质量，必须提高对立面测量工作的重视，坚持严格的流程；另一方面，为了提高立面测量的效率，有必要采取优于传统全站仪的新兴测量设备。以期又好又快的完成建筑立面测量工作。
传统的建筑立面测量使用“全站仪免棱镜测量”与“手绘草图”相结合的方法。使用全站仪测量出门窗等结构的每一个角点，并辅以草图说明，内业处理时将三维坐标转换成立面的二维坐标，绘制出建筑立面的CAD文件。
这种作业方式在遇到建筑结构***较为复杂的情况时，需要测量的结构点非常多，工作量大且不容易记录，效率较为低下，因此，有必要对原有的工作流程进行改进，以胜任更多类型建筑的立面测图任务。
发明内容
本发明提出一种建筑物基础结构数据的三维测绘采集方法和***，能够保证立面测量的绘图质量，并且采集的数据即可完成绘图、调绘、质检等多种用途。同时，可以在短时间内获取整个全景视野中的所有三维信息，比全站仪免棱镜观测结构点的效率高处几十倍。
为了实现上述目的，一种建筑物基础结构数据的三维测绘采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对建筑物的外部空间几何特征进行扫描收集，获得三维点云数据；
S2：对建筑物的屋顶及周边环境进行全景影像的收集；
S3：将S1获得的三维点云数据与S2获得全景影像进行匹配，获得高清色彩的点云数据；
S4：对建筑物的内部空间几何特征进行扫描收集，获得三维点云数据；
S5：将S3和/或S4获得的三维点云数据进行拼接；
S6：对拼接后的点云数据进行分类、降噪，得到三维数字模型；
S7：使用三维设计软件得到立面图或立体图，获取建筑物基础结构的相关数据。
另外，本发明还提供了一种建筑物基础结构数据的三维测绘采集***，包括用于的外部空间几何特征数据采集的激光雷达***、用于建筑物的屋顶及周边环境影像收集的倾斜摄影***、用于建筑物的内部空间几何特征数据采集的移动式激光扫描***以及数据处理***。
优选地，所述激光扫描雷达***包括多线激光扫描仪、惯导测量***、高分辨CCD数码相机和计算机控制***，所述多线激光扫描仪、惯导测量***、高分辨CCD数码相机分别与计算机控制***连接。
优选地，所述倾斜摄影***的相机镜头为定焦镜头，且对焦无穷远，相机的有效像素≥1亿。
优选地，所所述倾斜摄影装置的垂直影像航向重叠度为70～80％，旁向重叠度为50～80％，垂直影像倾角＜12°，垂直影像旋偏角＜25°。
优选地，所述的移动式激光扫描***包括数据采集单元和数据处理分析单元，所述数据采集单元在跟随设备向前移动时对设备正前方360°的球形区域的数据进行采集，数据采集单元对采集到的数据进行处理，获得点云数据。
优选地，所述数据采集单元根据建筑物室内的实际情况，结合绝对坐标控制点，规划行走路径，避免重复扫描。
优选地，所述数据处理***将激光扫描雷达***、倾斜摄影***和移动式激光扫描***采集到的数据汇总，汇入三维设计软件，将采集到的数据进行拼接合成、降噪。
优选地，所述三维设计软件包括Autodesk CAD、清华山维EPS和TrimbleRealWorks。
本发明的有益效果：本发明利用激光雷达***和倾斜摄影***、对建筑的外部空间几何特征数据进行采集，指将海量激光点云与高品质影像数据融合，利用后处理等技术手段，实现场景自动化三维模型构建，获得可实景展示、可量测的三维互动场景，倾斜摄影***从不同的角度采集影像数据，获取同一地物多视角的影像及详尽的侧面信息，通过移动激光扫描***对建筑物的内部空间几何特征数据进行采集，通过后期数据的拼接、降噪、切片获得高质量的立面图，从而又好又快的完成建筑立面测量工作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1为本发明一种建筑物基础结构数据的三维测绘采集方法和***的总体流程图；
图2为本发明实施例一中拼接后的点云图；
图3为本发明实施例一中点云数据分类后的点云图；
图4为本发明实施例一中切片后建筑立面图；
图5为本发明实施例一中Autodesk CAD绘制的立面图；
图6为本发明实施例二中室外点云图一；
图7为本发明实施例二中室外点云图二；
图8为本发明实施例二中室内点云图一；
图9本发明实施例二中室内点云图二；
图10本发明实施例二中室内点云图三；
图11本发明实施例二中室内外拼接后的点云图；
图12本发明实施例二中室外模型；
图13本发明实施例二中室内模型图一；
图14本发明实施例二中室内模型图二。
具体实施方式
下面结合附图以及实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一
本实施例的测试地点为一处别墅，采用以下数据对此别墅基础结构数据进行三维测绘采集：
S1：使用激光雷达***对别墅的外部空间几何特征进行扫描收集，获得三维点云数据；
S2：使用倾斜摄影***对建筑物的屋顶及周边环境进行全景影像的收集；
S3：将S1获得的三维点云数据与S2获得全景影像进行匹配，获得高清色彩的点云数据；
S4：将S3获得的高清色彩的点云数据进行拼接，如图2；
S5：对拼接后的点云数据进行分类、降噪，得到三维数字模型，如图3；
S6：使用Trimble RealWorks的点云切割工具对三维数字模型切片，快速绘制出建筑立面，如图4，也可以将点云发送到Autodesk CAD中，绘制立面图，如图5。
激光扫描雷达***包括多线激光扫描仪、惯导测量***、高分辨CCD数码相机和计算机控制***，多线激光扫描仪、惯导测量***、高分辨CCD数码相机分别与计算机控制***连接。
倾斜摄影***的相机镜头应为定焦镜头，且对焦无穷远，相机的有效像素≥1亿，倾斜摄影装置的垂直影像航向重叠度为70～80％，旁向重叠度为50～80％，垂直影像倾角＜12°，垂直影像旋偏角宜＜25°。
移动式激光扫描***包括数据采集单元和数据处理分析单元，数据采集单元在跟随设备向前移动时对设备正前方360°的球形区域的数据进行采集，数据采集单元对采集到的数据进行处理，获得点云数据，述数据采集单元根据建筑物室内的实际情况，结合绝对坐标控制点，规划行走路径，避免重复扫描。
激光扫描雷达***、倾斜摄影***和移动式激光扫描***采集到的数据通过数据处理***汇总，汇入Trimble RealWorks软件，将采集到的数据进行拼接合成、降噪、切片得到立面图。
实施例二
本实施例的测试地点为中国运河文化博物馆，采用以下方法对中国运河文化博物馆基础结构数据进行三维测绘采集：
S1：使用激光雷达***对别墅的外部空间几何特征进行扫描收集，获得三维点云数据；
S2：使用倾斜摄影***对建筑物的屋顶及周边环境进行全景影像的收集；
S3：将S1获得的三维点云数据与S2获得全景影像进行匹配，获得高清色彩的点云数据，如图6-7；
S4：使用移动式激光扫描***对别墅的内部空间几何特征进行扫描收集，获得三维点云数据如图8-10；
S5：将S4获得的三维点云数据与S3获得的高清色彩的点云数据进行拼接如图11；
S6：对拼接后的点云数据进行分类、降噪，得到三维数字模型，如图12；
S7：可以将点云发送到Autodesk CAD中，绘制立体图，如图13-14。
激光扫描雷达***包括多线激光扫描仪、惯导测量***、高分辨CCD数码相机和计算机控制***，多线激光扫描仪、惯导测量***、高分辨CCD数码相机分别与计算机控制***连接。
倾斜摄影***的相机镜头应为定焦镜头，且对焦无穷远，相机的有效像素≥1亿，倾斜摄影装置的垂直影像航向重叠度为70～80％，旁向重叠度为50～80％，垂直影像倾角＜12°，垂直影像旋偏角＜25°。
移动式激光扫描***包括数据采集单元和数据处理分析单元，数据采集单元在跟随设备向前移动时对设备正前方360°的球形区域的数据进行采集，数据采集单元对采集到的数据进行处理，获得点云数据，述数据采集单元根据建筑物室内的实际情况，结合绝对坐标控制点，规划行走路径，避免重复扫描。
激光扫描雷达***、倾斜摄影***和移动式激光扫描***采集到的数据通过数据处理***汇总，汇入Trimble RealWorks软件，将采集到的数据进行拼接合成、降噪，导入使用Autodesk CAD得到体图，获取建筑物基础结构的相关数据。
Claims (9)
1.一种建筑物基础结构数据的三维测绘采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对建筑物的外部空间几何特征进行扫描收集，获得三维点云数据；
S2：对建筑物的屋顶及周边环境进行全景影像的收集；
S3：将S1获得的三维点云数据与S2获得全景影像进行匹配，获得高清色彩的点云数据；
S4：对建筑物的内部空间几何特征进行扫描收集，获得三维点云数据；
S5：将S3和/或S4获得的三维点云数据进行拼接；
S6：对拼接后的点云数据进行分类、降噪，得到三维数字模型。
S7：使用三维设计软件得到立面图或立体图，获取建筑物基础结构的相关数据。
2.一种建筑物基础结构数据的三维测绘采集***，其特征在于，包括用于的外部空间几何特征数据采集的激光雷达***、用于建筑物的屋顶及周边环境影像收集的倾斜摄影***、用于建筑物的内部空间几何特征数据采集的移动式激光扫描***以及数据处理***。
3.根据权利要求2所述的一种建筑物基础结构数据的三维测绘采集***，其特征在于，所述激光扫描雷达***包括多线激光扫描仪、惯导测量***、高分辨CCD数码相机和计算机控制***，所述多线激光扫描仪、惯导测量***、高分辨CCD数码相机分别与计算机控制***连接。
4.根据权利要求2所述的一种建筑物基础结构数据的三维测绘采集***，其特征在于，所述倾斜摄影***的相机镜头为定焦镜头，且对焦无穷远，相机的有效像素≥1亿。
5.根据权利要求4所述的一种建筑物基础结构数据的三维测绘采集***，其特征在于，所述倾斜摄影装置的垂直影像航向重叠度为70～80％，旁向重叠度为50～80％，垂直影像倾角＜12°，垂直影像旋偏角＜25°。
6.根据权利要求2所述的一种建筑物基础结构数据的三维测绘采集***，其特征在于，所述的移动式激光扫描***包括数据采集单元和数据处理分析单元，所述数据采集单元在跟随设备向前移动时对设备正前方360°的球形区域的数据进行采集，数据采集单元对采集到的数据进行处理，获得点云数据。
7.根据权利要求6所述的一种建筑物基础结构数据的三维测绘采集***，其特征在于，所述数据采集单元根据建筑物室内的实际情况，结合绝对坐标控制点，规划行走路径，避免重复扫描。
8.根据权利要求2所述的一种建筑物基础结构数据的三维测绘采集***，其特征在于，所述数据处理***将激光扫描雷达***、倾斜摄影***和移动式激光扫描***采集到的数据汇总，汇入三维设计软件，将采集到的数据进行拼接合成、降噪。
9.根据权利要求8所述的一种建筑物基础结构数据的三维测绘采集***，其特征在于，所述三维设计软件包括Autodesk CAD、清华山维EPS和Trimble RealWorks。
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