三维激光扫描技术在建筑领域的应用
题目：3D激光扫描技术在建筑领域的应用
系（院）：机械工程学院
专 业 ：机械设计制造及其自动化
学生姓名：**
学 号：Z201913010621
专业班级：机自19106
指导老师：杨莹
成 绩：
1.1用于建筑制图
基于三维激光扫描点云绘制常规的平、立、剖面二 维CAD图，目前比较流行的方式有两种：第一种方式是利用处理后的点云生成正射影像，根据影像绘制平面图；这种方式有点类似摄像测量，但是由于 影像没有透视畸变，因而在精度上要优于摄影测量。第二种方式是将拼合处理后的点云切成薄片，将点云薄片 导入CAD等软件中，根据点云绘制。采用这种 方式需要注意控制点云片的密度，理论上密度越大，精 度越高，但是数据量的增大也对计算机的性能提出了更 高的要求。因而，这需要我们在不断实践中寻找到两者 间的平衡。这两种方式比较而言，第一种方法的优势是 生成正射影像后，图像纹理清晰，绘制更加简单，但是 在生成的过程中会有部分精度的损失，耗时比较长，比 较适合于壁画、彩绘等精细线划图的绘制，第二种方法 的优势则简单快捷，没有精度损失，但同时也因其不够 细腻，对壁画、彩绘等的绘制不尽如人意，适合建筑的平、立、剖面等结构性的线划图的绘制，且整体尺寸精 度控制较好。
1.2用于构建数字实体模型
构建数字三维模型能直观的展现建筑风貌，可用作效果展示，虚拟漫游等。另外，随着工程信息化的不断 发展和建筑信息模型（BIM）技术的推广，利用BIM模 型实施工程建设阶段的管理需要结合高效的测量手段来 检测施工质量 。三维激光技术能够有效的链接模型和 工程现场，高效、完整的记录工程现场的复制情况。通 过对三维激光点云进行抽稀、除噪，导入GEOMAGIC、IMAGEWARE、POLUWORKS等专业软件中，可直接对点云进行拟合建模，形成高精度，多种分辨率的三维模型，并可转换为BIM模，进而与设计模型进行精度对比。
1.3用于建筑变形分析
对于建筑变形监测，传统方式都是在建筑的特征部 位埋设变形监测点，在变形影响范围外埋设基准点，定期观察监测标志相对于基准点的变形量。这种基于点的 监测方式可靠程度很大程度上取决于特征点选择的合理 性。而且基于点的监测方式并不能最大程度反映建筑的 最大变形，对于大型钢结构建筑更是如此。基于三维激光扫描仪的监测方式能够对建筑物进行全方位的测量，通过两次扫描数据对比分析，进而可知建筑整体变形情况
1.4应用于智慧城市中
在智慧城市的建设中，城市数字化与信息化是智 慧城市重要的组成部分。城市数字化信息的获取包括人工测量、航空影像、卫星影像、激光扫描等。三维激光 扫描已经成为获取空间信息的主要技术手段，其特点是 获取速度快、高精度、高密度、实时性强、自动化程度 高；基于三维点云数据，可以快速、准确构建二维平面 图与三维实体模型。同其他手段集成，三维激光扫描技 术的应用也扩展到城市环境监测、地表资源获取、城市 建设规划，实现了对城市信息化高度把控.
1.5用于建筑设计与3D打印
3D打印是目前比较热门的一项高新技术，它是一 种以数学模型文件为基础，以可粘合物体为原料，采用逐层打印的方式来构造物体。3D打印技术实现了设 计蓝图到实体模型的转换，更加直观的展示设计效果。 在旧房改造中，可利用三维激光扫描仪扫描构建建筑模型，再根据模型作规划设计，结合3D打印技术制作出修 改后的建筑模型，既可以做效果展示，又能发现设计中的不足。三维激光扫描技术和3D打印技术是目前的前沿技术，在实际应用中还存在不足，但可以预见的是，这两项技术的发展必定会相互促进，而建筑设计也会由虚拟的三维模型过度到实体模型的设计方式
1.6土石方填挖测量
土石方挖填测量是工程建筑中基础并且重要的一步。基坑等土石方填挖测量，影响着工程资金预算与质量安全等问题。传统的测量方式难以满足不规则、异型基坑数据的采集，三维激光扫描技术具有客观收据扫描物三维数据信息的特点，通过对基坑的快速数据扫描，可结合计算机数据处理软件，得出任何横断位置填挖方的体积计算等。
1.7数字化虚拟安装
大型工程建筑涉及到很多异型钢铁、巨型桁架等，在安装的过程中，难度大。通过三维激光扫描技术，将巨型、异型钢结构进行三维数据采集，再导入至计算机中，进行预拼装检测，预拼装合格后，再把钢构件运输到建筑现场进行真正的安装，三维激光扫描技术将钢铁厂中无法实现的预安装检测通过数字化技术得以实现，起到了预先检测的功能。同理，我们可实现机电、线路等楼宇系统的测试与安装。
1.8工程质量验收
工程质量验收，是指将已经竣工的工程数据与建筑规划图纸进行数据吻合测试，检验建筑是否严格按照施工要求进行架构、布局的建设。验收工作所涉及到的工程数据多且对精度与数据的准确性要求较高。通过三维激光扫描技术对现场进行数据采集与整理，与工程设计图进行误差值分析，可客观得出项目是否达到可验收的标准。
1.9 建筑变形检测
建筑变形检测，应用于建筑施工中与日常维护中。通过三维激光扫描技术对建筑物墙面的数据采集，与之前的数据信息进行对比，可实现墙面地面等平整度检测。在施工中检测建筑体面是否合格达标，在日常维护中检测建筑是否产生变形等。
每次扫描所得数据，可通过计算机进行永久的电子三维数据储存，作为建筑改造与维护或建筑监理的数据基础。
参考文献
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