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基于激光点云数据的三维建模技术研究

邓世军;朱卓娃;江宇;周泽兵;王力

【期刊名称】《科技资讯》

【年(卷),期】2015(000)010

【摘要】利用激光扫描仪获取的点云数据构建实体三维几何模型时,针对不同的应用对象、不同点云数据的特性,激光扫描点云数据建模的过程和方法也不尽相同.概括地讲,整个点云数据建模过程包括数据预处理和模型重建.数据预处理为模型重建提供可靠精确的点云数据,降低模型重建的复杂度,提高模型重构的精确度和速度.该文提出的方法能够很好的为快速三维建模进行服务,尤其是比较关注街道两侧信息的三维获取,这将大大减少人工三维数据获取及其建模的工作量,将有很好的应用前景.

【总页数】2页(32-33)

【关键词】激光;点云数据;三维建模;模型重建

【作者】邓世军;朱卓娃;江宇;周泽兵;王力

【作者单位】天津市勘察院天津300191;天津市勘察院天津300191;天津市勘察院天津300191;天津市星际空间地理信息工程有限公司天津300384;天津市勘察院天津 300191;天津市星际空间地理信息工程有限公司天津 300384;天津市勘察院天津300191;天津市星际空间地理信息工程有限公司天津300384

【正文语种】中文

【中图分类】TP391

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重庆市三维两江四岸三维仿真模型数据标准-090117

重庆市城市规划三维仿真模型数据标准（试行） 1范围本标准规定了三维仿真模型的术语、基本规定、成果内容及相关要求、建模要求及三维动画制作要求。本标准适用两江四岸规划区及其他重点控制区域（以下简称规划控制区）的现状三维模型、城市设计三维成果，以及规划控制区内的新建、改造建设项目三维模型成果制作。 2术语 2.1现状三维模型指真实反映现状地形、基础设施、自然景观以及建筑外观和风格的虚拟现实模型。 2.2城市设计三维模型指侧重于城市空间形态和环境的整体构思和安排，表达规划编制范畴的城市空间布局、景观形象、地形、基础设施以及建筑设计的虚拟现实模型。 2.3建设项目三维模型指在行政审批环节中反映的建设项目的建筑体量、建筑外形和风格、外立面及建筑布局的规划方案虚拟现实模型。 3基本规定 3.1基础地形建模要求 1）城市规划区域的数字高程模型必须采用1:500地形图，地表纹理信息根据规划设计方案的景观设计材质库中选取相应的图片。 2）城市建成区域的数字高程模型必须采用1:500地形图，地表纹理信息由实地拍摄的数码照片，拍照应使用500万像素以上的广角照相机。 3）其他区域的数字高程模型可采用用1:2000或1:1万地形图，地表纹理信息由1:2000真彩色正射影像或分辨率不小于1m的彩色卫星影像图片获取。 3.2空间参考系要求 1）大地基准：必须采用重庆市独立坐标系。 2）高程基准：必须采用1956年黄海高程系。 4成果内容及相关要求 4.1成果文件内容三维模型成果必须经过烘培，能够真实而艺术地反映地形地貌、基础设施、自然景观以及建筑外观和设计风格。三维成果必须包含以下内容： 1）三维渲染整体效果图，图像分辨率不小于2048×2048，图片格式采用*.tif。 2）带材质贴图且经过烘培的三维仿真模型，文件格式为3DS MAX 7.0或以上的*.max，贴图为tif格式。 3）对于建设项目三维模型，必须提交项目总平面、剖面图、立面图、平面图等电子文件，文件格式为AutoCAD2005的*.dwg格式。 4）对于城市设计成果，必须提交相应三维动画（A VI）资料。

三维点云处理软件需求说明资料讲解

三维激光扫描仪点云数据处理软件需求说明点云数据处理软件是专用扫描软件、数据处理软件、CAD软件接口及应用于检测监测、对比分析的软件。基本描述点云数据处理软件能够用于海量点云数据的处理（点云数量无限制，先进内存管理）及三维模型的制作。支持模型的对整、整合、编辑、测量、检测监测、压缩和纹理映射等点云数据全套处理流程。能够基于点云进行建模，拥有规则组建智能自动建模功能（一键自动建模）要求能够精细再现还原现场。具有真彩色配准模块，扫描物体点云的颜色即为物体真实的颜色。相机彩色图片可以配准贴图到三维模型。 1.可直接操作激光扫描仪进行数据采集、输入及输出。可接受多种数据格式，如AutoCAD dxf、obj、asc、dgn、pds、pdms等，可接受自定义格式的文本文件输入。 2.软件应具高精度和高可靠性，能够进行点云数据拼接、纹理贴图、特征线的提取、具有点云数据渲染、点云数据压缩、三角网模型生成、几何体建模等功能，软件快速、准确、易操作性。 3.可以智能地自动提取出特征线，同时也可提供人工方式进行特征线的提取。 4.能够提供多种断面生成方式，可以方便地生成一系列的断面线。生成的断面可以方便的导出到CAD及其它软件中做进一步加工处理和应用。应能够提供非常精确的量测物体尺寸的方法。 5.需要一体化软件且具备完整功能1). Registration模块：多种点云拼接模式、导线平差、引入地理参考、目标识别2). Office Survey模块：任意点云导入导出；点云的裁剪、取样、过滤；提取线形地物；在办公室任意量测数据；任意纵横断面；点云矢量化；3D等高线及标注；三角格网生成；任意形体建模；隧道及道路；任意体积面积计算；点云着色；纹理贴图；连续正射影像3).Modeling模块：

利用激光点云数据计算采石场开采量方法研究

利用激光点云数据计算采石场开采量方法研究发表时间：2018-08-09T10:41:29.817Z 来源：《新材料.新装饰》2018年2月下作者：李光 [导读] 为了调查矿山开采现状，估算矿山保有资源量，政府定期要对采石场资源储量进行核实。一般采用免棱镜全站仪进行测量评估，但因地形复杂，测量误差难以避免。而激光扫描技术克服了这些缺点，为储量监测提供了快捷的途径。应用激光扫描技术在土方量计算、矿山地形快速测量、土方变化量监测等方面一些学者进行了系统研究。（齐齐哈尔矿产勘察开发总院，黑龙江省齐齐哈尔市 161000）摘要：为了调查矿山开采现状，估算矿山保有资源量，政府定期要对采石场资源储量进行核实。一般采用免棱镜全站仪进行测量评估，但因地形复杂，测量误差难以避免。而激光扫描技术克服了这些缺点，为储量监测提供了快捷的途径。应用激光扫描技术在土方量计算、矿山地形快速测量、土方变化量监测等方面一些学者进行了系统研究。使用三维激光扫描仪对矿堆进行了扫描，对扫描数据进行三维建模后测算矿堆的矿方量。本文分析了利用激光点云数据计算采石场开采量方法。关键词：激光点云数据；计算采石场；开采量方法；利用三维激光扫描技术可以获得高密度点云数据进行体积计算，解决了复杂矿山开采与储量的测量精度问题。近年来国内一些学者进行了相关研究，基于三维激光扫描技术的土方量算满足精度要求，给出了在土方量算应用中的相关定量指标。目前采用地面三维激光扫描技术针对采石场的开采量变化研究非常少，计算方法也不太相同。一、点云数据获取某采石场开采量的详细数据为了达到扫描的目的和精度要求，结合采石场的环境和地形本身复杂的结构特点，扫描仪获取数据的特点,决定采用全站仪模式对采石场进行扫描?为了保证前后两期坐标的一致性,两期数据都是利用RTK 测量控制点坐标?根据采石场的地形和范围,根据地形情况,将扫描路线设置为闭合导线,共有导线点12 个,每站架设仪器进行扫描,采用中等分辨率 (10 cm/100 m),每站操作时间大约为30 min ,大约测量7 h完成采石场的数据采集工作?一是噪声处理与范围的统一?将扫描的激光点云数据导入随机数据处理软件Cyclone ，对软件自动拼接的点云数据进行质量检查，证明点云数据完整可用。利用软件去噪功能，通过放大与旋转操作，对研究区域外点云粗略删除。计算采石场开采量利用RTK 测量的数据与三维激光扫描的点云数据进行对比，在进行数据处理时，要保证两者范围的一致性，主要以地形图数据为基准，利用CASS 软件确定范围边界线，将处理后的数据保存为txt 格式文件,再导入Cyclone软件,删除研究区域范围以外的点云数据?二是点云数据均一化处理?为了地形图数据精度上大致保持相同,对三维激光扫描的数据进行抽稀处理?在Cyclone软件中,对点云数据进行均一化处理?为了与传统方法保持精度基本一致,便于数据间的研究对比,确定点云间隔为5 m 进行点云均一化处理(见图2)?三是点云数据的精简?利用Cyclone 软件对点云数据去噪处理后,点云数据仍然存在一些噪声点?体外孤点等影响点云质量的因素,可以采用Geomagic 软件进行点云数据的精简?将Cyclone 软件处理得到的结果保存为xyz 格式文件,在Geomagic 软件进行数据精简的主要过程:“数据导入— 点云数据着色—去除体外孤点及非连接项—减少噪音—数据采样— 数据封装”,将处理后的数据保存为vtx 格式文件? 二?利用激光点云数据计算采石场开采量方法 1. 开采量的方法?为了获取采石场两期间进行精确计算的开采量,要对采石场的开采区域范围进行精确的确定,根据点云数据的范围来确定矿山采集区域的模型的区域范围,从而确保建立的矿山采集区域模型范围与实际矿山范围尽量一致来保证矿山开采量的准确性?一是Cyclone 软件求取开采量?Cyclone 软件是具有处理点云数据与建模的功能?依据Cyclone软件提供的计算体积的功能,不能将两期的数据直接进行叠加求差值,需要分别计算每期的体积,然后求差,差值即为采石场开采量?Cyclone 软件求取体积的主要技术:将Geomagic 精简处理后的vtx格式文件后缀修改为txt 格式,然后打开文件,选择所有点云数据,创建TIN 模型;执行命令,软件自动计算点云到参考面的挖方量和填方量,其中挖方量(Cut V olume)为1252641 m3即为计算开采量所需要的数据?因为两期数据计算挖方量的差值为开采量,要求取数据的挖方量,因为提供的数据文件格式是dat 格式,将dat 格式的文件转换为txt 格式,再导入Cyclone 软件,按照以上方法,计算挖方量为1006949 m3 ,将两期的挖方量求差值即为采石场开采量,?二是HD‐3LS‐SCENE 软件求取开采量?HD‐3LS‐SCENE软件支持点云渲染?点云选择?量测分析?堆体体积计算?此次研究主要是根据需求以及数据的密度,设置网格大小,求取每一期堆体体积,然后做差,差值即为采石场的开采量?HD‐3LS‐SCENE 软件主要技术思路:将Geomagic 精简处理后的格式文件后缀修改为txt 格式,再用Cyclone 软件打开,保存为xyz 格式文件?利用导入经Cyclone软件处理后的xyz 格式文件,保存为文件,再打开格式文件,转换为格式文件,通过软件加载格式文件,点击菜单中“点云分析”设置投影点云参数生成DEM ,求取体积,将格式的数据利用Excel 表格处理转换为txt 格式文件,再导入Cyclone 软件,然后保存为xyz 格式文件,按照上述求取体积的步骤求取地形图数据的体积,三是CASS 软件求取开采量?CASS 软件一套集地形?地籍?空间数据建库?工程应用?土石方量算等功能为一体的软件系统?CASS 提供了多种土方计算方法,对不同工程条件可灵活地采用合适的土方计算模型?CASS 软件主要技术思路是:将Geomagic 精简保存的5m点云数据vtx 格式文件后缀修改为格式,再利用Excel 表格将格式文件转换为dat 格式文件保存,利用CASS 软件打开格式文件,将数据转换为格式文件,根据利用CASS 软件将数据转换为格式文件?在CASS 软件选择DTM 法计算两期土方? 2.开采量计算结果分析?针对以上计算结果,从计算开采量的技术可行性?计算的精度?软件操作的难易程度等方面进行对比分析?针对三种软件的性能及计算开采量结果的精度,详细的对比分析阐述如下:1)Cyclone 软件?Cyclone 软件是具有较高知识产权的随机数据处理软件,普通用户获取难?该软件的界面与软件说明书都是英文的,如果没有专门的培训或相关人员的指导,软件使用上比较困难?操作步骤比较繁琐,软件功能比较强大,能够计算采石场开采量?Cyclone在计算开采量方面误差较小?对比三种软件可知:Cyclone 软件在求取开采量方面精度最高,满足工程测量需要?2)HD‐3LS‐SCENE 软件?HD‐3LS‐SCENE 软件在获取方面比较困难,正版软件花费较高,软件试用期都是短暂的?软件操作上比较复杂,计算时间需要40 min ,在三种软件中计算速度最慢?在精度方面相比于其他两个软件,在相同的条件下,精度最低,因此在对精度要求不是很高的情况下,能够使用HD‐3LS‐SCENE 软件计算开采量?3)CASS 软件?该软件运用比较普遍,能够识别多种格式的数据文件?该软件操作简单快捷,在短时间内求取土方量，而且在求取两期土方量的过程中，实现一步到位，减少了后期大量的手工计算。在计算精度方面，CASS 软件获取较高的精度，所以在精度要求不是很高的情况下，CASS软件能够快速求取体积，作为优先考虑的软件。通过对采石场开采量计算结果表明：利用激光点云数据的采石场开采量计算技术可行、精度满足工程需要。Cyclone 软件使用难度大，

DEM三维模型Word版

在Arcgis中利用分层设色法实现DEM可视化分析，生成立体等高线、三维线框透视图、地形三维表面模型。数据：汤国安ARCGIS数据里的DEM 分层设色法： 1、基于高程的分带设色一、提取等高线工具：空间分析里的，设置参数: 二、分层设色对DEM进行分层设色。

生成的图： 2、基于高程数据的灰度影像建立等立体等高线打开ARCSCENE，添加等高线，在等高线的属性里面设置：

生成：

2、利用山体阴影提取当地在不同太阳方位角和高度角（参考坡向和）得到的图：太阳方位角=225°，高度角=15°方位角=315°，高度角=15° 太阳方位角=225°，高度角=60°方位角=315°，高度角=60° （注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）

三维激光扫描分类及工作操作规范

三维激光扫描分类及工作操作规范 Revised by Hanlin on 10 January 2021

一、地面激光扫描系统 1、概述地面激光扫描仪系统类似于传统测量中的全站仪，它由一个激光扫描仪和一个内置或外置的数码相机，以及软件控制系统组成。二者的不同之处在于激光扫描仪采集的不是离散的单点三维坐标，而是一系列的“点云”数据。这些点云数据可以直接用来进行三维建模，而数码相机的功能就是提供对应模型的纹理信息。 2、工作原理三维激光扫描仪发射器发出一个激光脉冲信号，经物体表面漫反射后，沿几乎相同的路径反向传回到接收器，可以计算日标点P与扫描仪距离S，控制编码器同步测量每个激光脉冲横向扫描角度观测值α和纵向扫描角度观测值β。三维激光扫描测量一般为仪器自定义坐标系。X轴在横向扫描面内，Y轴在横向扫描面内与X轴垂直，Z轴与横向扫描面垂直。获得P的坐标。进而转换成绝对坐标系中的三维空间位置坐标或三维模型。 3、作业流程整个系统由地面三维激光扫描仪、数码相机、后处理软件、电源以及附属设备构成，它采用非接触式高速激光测量方式，获取地形或者复杂物体的几何图形数据和影像数据。最终由后处理软件对采集的点云数据和影像数据进行处理转换成绝对坐标系中的空间位置坐标或模型，以多种不同的格式输出，满足空间信息数据库的数据源和不同应用的需要。（1）、数据获取利用软件平台控制三维激光扫描仪对特定的实体和反射参照点进行扫描，尽可能多的获取实体相关信息。三维激光扫描仪最终获取的是空间实体的几何位置信息，点云的发射密度值，以及内置或外置相机获取的影像信息。这些原始数据一并存储在特定的工程文件

三维激光扫描仪

利用三维激光扫描仪提取塌陷裂缝张飞跃（西安科技大学，陕西西安 710600）摘要：三维激光扫描技术作为一种新兴的测量技术，是一种先进的、自动化的、非接触式、高精度三维激光技术，是继GPS之后测量技术的又一次革新。由于地面沉降引起的地裂缝是一种日趋普遍且显著的地质问题，对矿区地表作物及生态产生重大影响。利用三维激光扫描仪并结合数字图像技术提取塌陷裂缝是对三维激光技术应用的又一次扩展。论文对三维激光扫描仪进行了详细的介绍说明并通过对矿区实地数据的处理和分析，探索三维激光扫描仪在地表变形监测领域的应用理论和方法。关键词：三维激光扫描技术，点云数据处理，数字滤波，裂缝信息提取 Using three-dimensional laser scanner to extract Surface crack ZHANG Fei-Yue (xi’an university of science and technology) Abstract：As a new measurement technique,three-dimensional laser scanning technology is an advanced, automated, non-contact, high-precision three-dimensional laser technology, following another GPS measurement technology innovations. Due to cracks caused by ground subsidence is a common and increasingly significant geological problems, there has a significant impact on the mine surface crops and https://www.sodocs.net/doc/412173324.html,ing three-dimensional laser scanner and digital image technology to extract collapse crack is another expansion of three-dimensional laser technology .This paper has been illustrated and described in detail by mine field data processing and analysis for three-dimensional laser scanner,to explore the three-dimensional laser scanner application theory and methods in the field of surface deformation monitoring. Key words: Three-dimensional laser scanning technology，Point cloud data processing，Digital Filter，Cracks information extraction 0 引言三维激光扫描系统是一种集高新科技于一身的空间数据获取系统。利用地面三维激光扫描技术，可以进行复杂地形地貌的地区或是管线设施密集的工厂进行扫描作业，并可以直接实现各种大型的、复杂的、不规则、标准或非标准的实体或实景三维数据完整的采集，进而快速重构出实体目标的三维模型及线、面、体、空间等各种制图数据。同时，还可对采集的三维激光点云数据进行各种后处理分析，如测绘、分析、模拟、展示、监测、虚拟现实等操作。在矿山开采沉陷研究中，传统地表沉陷观测方法在地表变形盆地主断面上步设一定密度的监测点获取地表变形数据。监测点数量有限，并且在较长的观测周期中出现因监测点难以保护而造成点位丢失的现象，给之后的数据处理工作带来

试论3D建模数据的类型、采集方式及建模方法

试论3D建模数据的类型、采集方式及建模方法 1.3D建模数据类型由于二维GIS数据模型与数据结构理论和技术的成熟，图形学理论、数据库理论技术及其它相关计算机技术的进一步发展，加上应用需求的强烈推动，三维GIS的大力研究和加速发展现已成为可能。因为地理空间在本质上就是三维的，在过去的几十年里，二维制图和GIS的迅速发展和广泛应用，使得不同领域的人们大都接受了将三维世界中的空间实体转化为二维投影的概念数据模型。但随着应用的深入和实践的需要又渐渐暴露出二维GIS简化世界和空间的缺陷，所以有关人员又不得不重新思考地理空间的三维本质特征和在三维空间概念下的一系列地理处理方法。从三维GIS的角度出发考虑，三维地理空间应有如下不同于二维空间的基本特征：（1）几何坐标增加了第三维信息（Z坐标信息或H坐标信息），即垂向坐标信息。（2）垂向坐标的增加导致了复杂的空间拓扑关系。其中突出的一点是无论是零维、一维、二维还是三维，在垂向上都具有复杂的拓扑关系；如果说二维拓扑关系在平面上是呈圆状发散伸展的话，那么三维拓扑关系就是在三维空间中的无穷延伸。（3）三维地理空间中的地理对象具有丰富的内部信息（如属性分布，结构形式、关联特征等）。过去十来年中，国内外学者围绕三维地理空间构模、三维地质空间构模、以及三维地理空间与三维地质空间集成构模，研究提出了二十余种三维空间数据模型。围绕这些不同特色的，模型的研究和比较，人们试图对三维空间模型机三维空间构模方法进行某种分类，如基于几何描述的分类和基于拓扑描述的分类等。 1.1基于几何描述的分类若不区分准三维和真三维，则根据三维空间模型对地学空间目标的几何特征的描述是以表面描述方式还是以空间剖分方式，可以分为面元模型和体元模型两类。其中，面元模型采用面元对三维空间对象的表面进行连续或非连续几何描述和特征描述，不研究三维空间对象的内部特征；体元模型采用体元对三维空间对象的内部空间进行无缝完整的空间剖分，不仅描述三维空间对象的表面几何，还研究三维空间对象的内部特征。基于这两类三维空间模型，形成了3类三维空间模型构模方法，即单一三维构模（single 3Dmodeling）、混合三维构模（compound 3D modeling）和集成三维构模（ intergral 3D modeling）。其中，单一三维构模是指采用单一的面元

三维激光扫描仪的原理与其应用

三维激光扫描仪 2.1三维激光扫描仪研究背景自上个世纪60年代激光技术已经开始出现，激光技术以其单一性和高聚积度在20世纪获得巨大发展。实现了从一维到二维直至今天广泛应用的三维测量的发展，实现了无合作目标的快速高精度测量。而且数字地球，数字城市等一系列概念的提出，我们可以看到：信息表达从二维到三维方向的转化，从静态到动态的过渡将是推动我国信息化建设和社会经资源环境可持续发展的重要武器。目前，各种各样的三维数据获取工具和手段不断地涌现，推动着三维空间数据获取向着实时化、集成化、数字化、动态化和智能化的方向不断地发展，三维建模和曲面重构的应用也越来越广泛[1]。传统的测绘技术主要是单点精确测量，难以满足建模中所需要的精度、数量以及速度的要求。而三维激光扫描技术采用的是现代高精度传感技术，它可以采用无接触方式，能够深入到复杂的现场环境及空间中进行扫描操作。可以直接获取各种实体或实景的三维数据，得到被测物体表面的采样点集合“点云”，具有快速、简便、准确的特点。基于点云模型的数据和距离影像数据可以快速重构出目标的三维模型，并能获得三维空间的线、面、体等各种实验数据，如测绘、计量、分析、仿真、模拟、展示、监测、虚拟现实等。其中，地面三维激光扫描技术的研究，已经成为测绘领域中的一个新的研究热点。它采用非接触式高速激光测量的方式，能够获取复杂物体的几何图形数据和影像数据，最终由后处理数据的软件对采集的点云数据和影像数据进行处理，并转换成绝对坐标系中的空间位置坐标或模型，能以多种不同的格式输出，满足空间信息数据库的数据源和不同项目的需要。目前这项技术已经广泛应用到文物的保护、建筑物的变形监测、三维数字地球和城市的场景重建、堆积物的测定等多个方面。 2.2 三维激光扫描技术研究现状 2.2.1 主要的三维激光扫描仪介绍随着三维激光扫描技术研究领域的不断扩大，生产扫描仪的商家也越来越多。主要的有瑞士Leica公司，美国的FARO公司和3D DIGITAL公司、奥地利的RIGEL公司、加拿大的OpTech公司、法国MENSI公司、中国的北京荣创兴业科技发展公司等。这些扫描仪在扫描距离、扫描精度、点间距和数量、光斑点的大小等指标有所不同[2]。主要的分类见图1-1和表1-1。

三维激光扫描技术

三维激光扫描技术三维激光扫描技术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。是快速建立物体的三维影像模型的一种全新的技术手段。三维激光扫描技术使工程大数据的应用在众多行业成为可能。如工业测量的逆向工程、对比检测；建筑工程中的竣工验收、改扩建设计；测量工程中的位移监测、地形测绘；考古项目中的数据存档与修复工程等等。三维激光扫描原理三维激光扫描仪利用激光测距的原理，通过高速测量记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，可快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据。由于三维激光扫描系统可以密集地大量获取目标对象的数据点，因此相对于传统的单点测量，三维激光扫描技术也被称为从单点测量进化到面测量的革命性技术突破。三维激光扫描技术引入建筑工程的意义随着三维扫描技术的发展与成熟，它很快成为空间数据获取的一种重要技术手段，并在很多行业引起技术性变革的热潮。目前，国建筑行业处于变革的阶段，BIM在我们从事的行业中引爆，但是都处于一种建模，碰撞分析，检测等方面，但都没有深入衔接现实，忽略施工工地数据流与建筑信息模型间的流通转化，何谈运维，所以bim模型去哪了？并没有贯穿到bim 的全生命周期中去。三维激光扫描技术在BIM中的应用是最基础的一个重要环节，对现场实际数据的采

(完整word版)三维激光扫描测量技术及其在测绘领域的应用

三维激光扫描测量技术及其在测绘领域的应用三维信息获取技术,也称为三维数字化技术。它研究如何获取物体表面空间坐标,得到物体三维数字化模型的方法。这一技术广泛应用于国民经济和社会生活的许多领域,如在自动化测控系统中,可以测微小、巨大、不规则等常规方法难以测量物体。随着信息技术研究的深入及数字地球、数字城市、虚拟现实等概念的出现，人们对空间三维信息的需求更加迫切。基于测距测角的传统工程测量方法，在理论、设备和应用等诸多方面都已相当成熟，新型的全站仪可以完成工业目标的高精度测量，GPS可以全天候、一天24小时精确定位全球任何位置的三维坐标，但它们多用于稀疏目标点的高精度测量。随着传感器、电子、光学、计算机等技术的发展，基于计算机视觉理论获取物体表面三维信息的摄影测量与遥感技术成为主流，但它在由三维世界转换为二维影像的过程中，不可避免地会丧失部分几何信息，所以从二维影像出发理解三维客观世界，存在自身的局限性。因此，上述获取空间三维信息的手段难以满足应用的需求，如何快速、有效地将现实世界的三维信息数字化并输入计算机成为解决这一问题的瓶颈。三维激光测量技术的出现和发展为空间三维信息的获取提供了全新的技术手段，为信息数字化发展提供了必要的生存条件。20世纪90年代，随着三维激光扫描测量装置在精度、速度、易操作性、轻便、抗干扰能力等性能方面的提升及价格的逐步下降，它在测绘领域成为研究的热点，应用领域不断扩展，逐步成为快速获取空间实体三维模型的主要方式之一。

使用国产地面激光扫描仪扫描的输电线三维模型三维激光扫描测量技术的特点三维激光扫描测量技术克服了传统测量技术的局限性，采用非接触主动测量方式直接获取高精度三维数据，能够对任意物体进行扫描，且没有白天和黑夜的限制，快速将现实世界的信息转换成可以处理的数据。它具有扫描速度快、实时性强、精度高、主动性强、全数字特征等特点，可以极大地降低成本，节约时间，而且使用方便，其输出格式可直接与CAD、三维动画等工具软件接口。目前，生产三维激光扫描仪的公司有很多，它们各自的产品在测距精度、测距范围、数据采样率、最小点间距、模型化点定位精度、激光点大小、扫描视场、激光等级、激光波长等指标会有所不同，可根据不同的情况如成本、模型的精度要求等因素进行综合考虑之后，选用不同的三维激光扫描仪产品。

三维激光扫描数据处理操作说明

三维激光扫描数据处理操作说明中国地质大学三峡中心钟成 2015年12月

1. 配置要求扫描要求：密度高，扫描全面，站间重叠度高。系统配置：XP系统，32位，有D盘盘符。软件安装： ILIRS-3D软件包（绿色） polyworks_10_0_3_32bit.exe, chanzhuang.exe和配套库， Geomagic Studio10, TexCapture1.1。 Matlab 10.0 2. 数据预处理 2.1. 数据转换 2.1.1. 数据导入打开ILIRS-3D软件包中Parser 5.0.1.4中Parser.exe，界面如图2.1.1：图2.1.1 点击Add找到笔记本中存储扫描数据的文件夹：

出现以下界面：图2.1.3 工具栏中放大缩小按钮可用于观察扫描范围。 2.1.2. 基本设置然后点击setting对解压过程进行设置，出现如2.1.4界面。

图2.1.4 其中，Outputfile界面，主要设置输出路径和格式。默认路径在保存点云文件夹下，不用改。默认选择PIF格式，24-bit texture，也就是有颜色信息的点云，如果是8-bit scaled 则是点云强度信息。PIF格式是polyworks支持的格式。如果选择XYZ格式，则以ASCII码形式输出，也可以定义是否需要输出颜色信息。该格式可直接被Geomagic打开。图2.1.5 2.1. 3. 颜色设置然后，在最左边列表里选择Color Channel，出现如下界面：

选中，默认的在会出现相应的照片信息，如果没有，则检查存储扫描数据的文件夹里是否有照片文件。在里，默认是没有文件内容的，点击，到“ILIRS-3D”软件包，找到文件“10384 CameraCalParam.txt”即可。 2.1.4. 平移参数设置然后在最左边列表里选择Pan tilt Transform，出现如下界面：

城市三维建模数据获取及方式研究

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/412173324.html, 城市三维建模数据获取及方式研究作者：曾秀芬贾振涛张睿来源：《科技资讯》2014年第16期摘要：随着科技的不断发展，城市的信息化成为了必然的趋势，数字城市的不断完善已经成为城市壮大的新的契机，成为城市信息化建设的目标。数字三维城市已成为城市规划和管理中重要的手段。本文基于笔者多年从事数字城市的相关工作经验，以三维数字城市为研究对象。探讨了数字城市中三维建模的主要内容和相关建模方式，并以实例的方式实现了三维建筑物建模，结果表明该思路能满足实际应用。全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。关键词：数字城市三维建模信息化中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（a）-0041-02 “数字城市”的概念来源于“数字地球”，它是“数字地球”的理念在城市的引用、延伸和拓展。由于在理解层面和切入角度上的差异，目前仍很难对“数字城市”内涵作确切的定义。但随着对“数字城市”理论与技术的研究及应用探索的不断深入，人们对它的认识将会逐渐趋向统一，并形成对它的标准定义。三维模型能够真实、生动地表达三维空间信息，成为数字城市的研究重点。建筑物的三维建模作为主要的建模内容有着重要的地位，快速、逼真地建立建筑物的三维模型成为建模的研究重点。三维地理信息系统的建立，可以和现有的二维地籍数据、规划数据、土地利用数据等结合，分别形成三维地籍系统、三维规划系统、三维土地利用系统等。这些三维系统具有快速的三维漫游、查询、定位、统计、分析、打印输出等功能，将更好地为“数字国土”服务。三维模型的快速建立与更新，对维护三维地理信息系统数据的现势性、直观性、更好地为国土资源利用提供更好的决策，具有十分重要的作用和意义。 1 三维建模技术现状三维城市模型（3DCityModel，3ocM）是地理信息系统、数字摄影测量及其相关学科的研究热点之一。尽管3DCM的研究历史非常短暂，但人们针对不同的应用目的，构建了各种具有不同功能的3DCM，具体分为以下几类。 1.1 遥感影像与DEM结合方式

三维激光扫描

9.3三维激光扫描仪及其在地形测量中的应用三维激光扫描仪是无合作目标激光测距仪与角度测量系统组合的自动化快速测量系统，在复杂的现场和空间对被测物体进行快速扫描测量，直接获得激光点所接触的物体表面的水平方向、天顶距、斜距、和反射强度，自动存储并计算，或得点云数据。最远测量距离可达数千米，最高扫描频率可达每秒几十万，纵向扫描角θ接近90o，横向可绕仪器竖轴进行360o全圆扫描，扫描数据可通过TCP/IP协议自动传输到计算机，外置数码相机拍摄的场景图像可通过USB数据线同时传输到电脑中。点云数据经过计算机处理后，结合CAD可快速重构出被测物体的三维模型及线、面、体、空间等各种制图数据。目前，生产三维激光扫描仪的公司很多，典型的有瑞典的Leica公司、美国的3DDIGITAL公司和Polhemus公司、奥地利的RIGEL公司、加拿大的OpTech 公司等。它们各自产品的测距精度、测距范围、数据采样率、最小点间距、模型化点定位精度、激光点大小、扫描视场、激光等级、激光波长等指标会有所不同，可根据不同的情况如成本、模型的精度要求等因素进行综合考虑之后，选用不同的三维激光扫描扫描仪产品。图12-21是几种不同型号的地面三维激光扫描仪。一、地面三维激光扫描仪测量原理无论扫描仪的类型如何，三维激光扫描仪的构造原理都是相似的。三维激光扫描仪的主要构造是由一台高速精确的激光测距仪，配上一组可以引导激光并以均匀角速度扫描的反射棱镜组成。激光测距仪主动发射激光，同时接受由自然物表面反射的信号从而可以进行测距，针对每一个扫描点可测得测站至扫描点的斜距，再配合扫描的水平和垂直方向角，可以得到每一扫描点与测站的空间相对坐标。如果测站的空间坐标是已知的，则可以求得每一个扫描点的三维坐标。地面三维激光扫描仪测量原理图如图12-22所示。地面三维激光扫描仪测量原理主要分为测距、扫描、测角和定向等4个方面。 1.测距原理激光测距作为激光扫描技术的关键组成部分，对于激光扫描的定位、获取空间三维信息具有十分重要的作用。目前，测距方法主要有脉冲法和相位法。脉冲测距法是通过测量发射和接收激光脉冲信号的时间差来间接获得被测目标的距离。激光发射器向目标发射一束脉冲信号，经目标反射后到达接收系统，

(完整版)三维信息系统模型数据标准(转)

三维信息系统模型数据标准总则为了提高规划审批决策的科学性、规范性和高效性，为规范廊坊市报建单位项目方案三维数据的提交，特制定本技术规定。范围本规范适用建筑新建方案、改扩建项目方案虚拟三维模型制作及项目周边现状建筑物三维模型制作。方案三维模型是指在行政审批环节中反映建设项目的建筑体量、建筑外形风格、小区环境及建筑布局的规划方案虚拟现实模型。建设项目方案虚拟实景三维模型必须与报建方案总平图包含内容一致。空间参照系要求建成的方案三维模型场景空间参照系必须与系统中所用平面坐标系统和高程系统相一致。平面坐标系统：1980西安坐标系。高程系统：1985国家高程基准。三维模型总体要求 1.1制作软件： 3ds max9 1.2 模型单位：必须采用米（m）作为单位，所有模型必须按照实际尺寸制作且模型坐标必须定位准确，不得存在闪面及

漏面现象，模型的scale值为1。模型坐落位置坐标要与项目用地红线图、地形图一致。（整数部分：X坐标6位，Y坐标7位，小数点后保留3-6位） 1.3 模型要求：能够完整反映出三维模型的外观及楼体上的的附属结构，精度控制合理，在保证三维模型视觉效果的前提下，减少模型面数、数据量和材质数，做到数据的精简（单体建筑物模型面数控制在2500以内）。三维模型具体要求 2.1模型制作位置的确定（坐标必须定位准确）导入模型的边界dwg文件，最终完成的模型位置必须与给定的范围位置保持一致。 2.2材质和贴图 2.2.1使用standard标准材质，材质类型使用blinn。除diffuse通道后可加贴图其他通道不能加贴图，其他参数也不能调节，用max默认设置。 2.2.2不能在max材质编辑器里对贴图进行裁切。 2.2.3纹理图片的格式采用tif文件格式，纹理图片的单位尺寸必须采用2的n次方。例如：32x32，64x128等。但图片的最大尺寸不要超过512x512，最小尺寸不要小于16。纹理图片的命名不能含有空格。 2.2.4不能在材质编辑器中对材质的透明度进行调节。表现

三维激光扫描仪点云数据处理与建模

三维激光扫描仪点云数据处理与建模点云的预处理由于三维激光扫描仪在扫描过程中，外界环境因素对扫描目标的阻挡和遮掩，如移动的车辆、行人树木的遮挡，及实体本身的反射特性不均匀，需要对点云经行过滤，剔除点云数据内含有的不稳定点和错误点。实际操作中，需要选择合适的过滤算法来配合这一过程自动完成。点云配准使用控制点配准，将点云配准到控制网坐标系下;靶标缺失的点云，利用公共区域寻找同名点对其进行两两配准，当同名点对不能找到时，利用人工配准法。后两种方法均为两两配准，为了将所有点云转换到统一的控制网坐标系下与控制点配准法得到点云配在一起，两两配准时要求其中一站必须为已经配到控制网坐标系下的点云。点云拼接外业采集的数据导入至软件时会根据坐标点自动拼接，但由于人为操作和角架的误差，一些点云接合处不太理想，这时需要进行手动拼接，对一些无坐标补扫面的拼接也需手动处理。手动拼接时对点云应适当压缩，选择突出、尖角、不同平面的特征点，以降低操作误差。如采用1cm激光间隔扫描时拼接后的误差在3mm以下较为理想。建立三维模型当建筑物数字化为大量离散的空间点云数据后，在此基础上来构造建筑物的三维模型。

点云的漏洞修复由于点云本身的离散性，会导致模型存在一定缺陷，需要在多边形阶段对其进行修补、调整等操作后，才能得到准确的实物数字模型。由于建筑物形状复杂多样，所以目前网格的修补难以实现全自动化。三维激光扫描仪点云数据的漏洞修复主要采用两种方法:当空洞出现在平面区域内，比如窗户或者墙面上的洞，可采用线性插值的方法填补空洞数据;当空洞出现在非平面区域，如圆柱上出现的漏洞，可采取二次曲面插值方法。

点云数据实现三维实体建模方法探索

第43卷第15期山西建筑Vol.43No.15 2 0 1 7 年 5 月SHANXI ARCHITECTURE May.2017 ? 257 ??计算机技术及应用? 文章编号：1009-6825 (2017)15-0257-02 点云数据实现三维实体建模方法探索赵吉潘永刚陈佳慧 (新疆大学建筑工程学院,新疆乌鲁木齐830000) 摘要:介绍了三维激光扫描技术的特点，以奇台县半截沟镇镇大门为研究对象，阐述了基于三维激光扫描数据的镇大门三维建模流程与方法,指出利用该技术创建的模型精度符合测量要求。关键词：三维激光扫描，点云数据，三维建模，纹理贴图中图分类号:TP319 文献标识码:A 〇引言三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，它是测绘技术领域内继G P S技术之后的又一次技术革命。它不同于传统的单次单点测绘方法，而是使用激光束进行整条线上的扫描，一次获取目标物上一整条的数据信息，具有效率高、精度高的特点。利用这种线式的高速扫描测量方法，结合激光扫描仪自身配备的C D D 专业相机，可以在很大范围内快速获取对象表面具有高分辨率的点云数据，这种新的结合模式为外业测绘提供了一种全新的技术手段。近年来，国内外学者将地面三维激光扫描系统用于物质文化遗产的研究、保护和文化旅游综合服务中。Pesci等[1]对将三维激光扫描技术应用于比萨斜塔的研究之中；Teza等[2]利用点云数据监测了意大利倾斜钟楼情况;Hinzen等[3]利用点云数据分析了古罗马大剧场看台石阶的倾斜特征。在国内，赵煦等[4]在研究云冈石窟时使用了三维激光扫描技术;李德仁等研究的敦煌石窟项目，采用双目立体相机与激光扫描相结合进行三维建模[5];王茹[6]采用三维激光扫描结合人工作业和照片的形式完成古建筑 3D模型重建。 1点云数据三维建模基本流程通过野外现场数据采集过程得到了镇大门建筑表面的原始点云数据。要对原始的多站点数据进行配准拼接、去噪简化等处理，才能获得完整的镇大门点云数据。然后进行镇大门的三维实体重建，具体包括基本几何体创建、平面创建和纹理贴图三个部分(见图1)。三维实体重建利用3ds M a x建模软件，对镇大门的所有部分进行建模。 |原始点云@ 点云数据处理 |配准拼接噪简化实体点云数据| I模型三维实体重建 | !|几何体创建|—?|平面创建P{纹理贴图| ! 1r————: J I实体模型生成1 图1基于三维激光扫描数据的镇大门三维建模流程本文着重讲解建筑物基本几何体的创建、平面创建和纹理贴图部分。对于点云数据的处理，包括配准拼接和去噪简化不加以介绍。 2点云数据的三维实体建模过程 2.1 点云数据导入我们所使用的建模软件版本是Autodesk 3ds Max 2017,在新版本中，创建面板增加了对点云系统的支持。通过三维激光扫描仪扫描出来的点云数据生成格式为.res的数据库文件，将该种格式的文件导人到3ds M a x中进行建模。在界面右上方呈“十”字形的“创建”面板中点击“几何体”按钮，在下拉栏中点击“加载点云”按钮。在弹出的对话框中找到镇大门点云文件并将其打开。在m a x任意视窗中创建点云对象。 2_ 2模型三维实体重建本文以奇台县某镇的镇大门为例，经过实地调研以及使用三维激光扫描仪扫描测量后。得到了该大门格式为.res的点云数据文件(见图2)。图2镇大门点云数据点云数据只包含物体表面测点的空间坐标信息，经过对点云数据的处理后，便可对镇大门进行三维实体重建，使其具有实体三维造型。三维重建包括基本几何体创建、平面创建和纹理贴图三个步骤。 2.2.1 基本几何体创建由实地调研可知,该大门的主要构成部分可分为下部左右两边的梯形台、4根长立柱、若干横长柱以及大门上部的斗拱和房顶等。首先，我们可以看到大门下部主体为左右两个大致对称的梯形台，在m a x中没有可以直接使用的标准几何体，所以我们选择先建立一个长方体，然后对长方体使用修改器列表中的F F D2 x 2 x2工具。选中建立的长方体体块，点击右侧命令面板F F D2 x 2 x2工具下的控制点按钮。我们会发现长方体的8个顶点处于可移动的状态，接下来分别将各个顶点移动至对应位置,在移动的过程中要将捕捉开关打开，方便选取点云顶点。对该长方体的顶点进行位置变化后，便得到了我们所需要的梯形台。这里需要收稿日期:2017-03-13 作者简介:赵吉（1991-),男，在读硕士；潘永刚（1966-),男，硕士生导师，副教授；陈佳慧（1992-),女，在读硕士