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2024年4月13日发(作者：mcore是什么意思)
王晓磊院三维激光扫描和BIM技术的建筑物立面图测绘方法研究
试验研究
三维激光扫描和BIM技术的建筑物立面图测绘
方法研究
王晓磊
渊中国建筑材料工业地质勘查中心山西总队袁山西太原030001冤
摘要院三维激光扫描技术具有采集时间短尧精度高尧自动化程度高尧智能化强等优势袁文章通过工程案例详
细介绍了该技术进行点云数据采集及应用Revit软件进行立面图绘制的整体技术流程袁研究结果可为老
旧街区保护和更新改造提供新思路袁具有较好的借鉴和推广价值遥
关键词院旧城改造曰三维激光扫描曰Revit曰立面测量
Abstract:Three-dimensionallaserscanningtechnologyhastheadvantagesofshortacquisitiontime,high
precision,hengineeringcases,thispaperintroducesin
detailtheoveralltechnicalprocessofpointclouddataacquisitionusingthistechnologyandfacadedrawing
earchresultscanprovidenewideasfortheprotectionandrenewalofoldstreets,
andhavegoodreferenceandpromotionvalue.
Keywords:oldcityreconstruction曰3Dlaserscanning曰revit曰facademeasurement
[中图分类号]TU238+.1[文献标识码]A[文章编号]1004-5538渊2023冤02-0057-03
0引言
随着我国城镇化进程不断深入袁城市的主体
建设已经基本完成袁但是在质量上还需要不断迭
代更新遥2020年中央政府制定了全面实现小康社
会的宏大目标之后袁许多老旧建筑面临立面改造
的需求袁这也成为城市建设过程中的重点项目之
一遥据有关数据统计显示袁我国目前约有130亿m
2
的旧建筑需要进行改造袁如何准确尧高效地制作建
筑物立面图一直是测绘行业研究的重点
[1]
遥传统立
面测量一般采用人工跑点的测量方式袁外业采用
全站仪+GPS-RTK的技术进行每栋建筑立面点坐
标采集袁内业通过CAD和CASS软件进行立面图
绘制袁这种方法测量结果精度较高袁但仍存在作业
效率低尧房屋密集不通视尧数据成果单一等方面局
限性袁因此急需一种高效作业方式在保证成果精
度前提下提升作业效率遥近年来三维激光扫描技
术发展迅速袁作为一种全自动立体扫描技术袁能够
快速直接采集物体表面的三维坐标信息袁并具有
精度高尧非接触测量尧受外界因素干扰小等优势袁相
较于传统测绘手段袁大大提高了建筑测绘的效率袁
在建筑物变形监测尧施工放样尧数字化三维建模等
复杂环境的工程建设中有着广泛应用袁因此利用三
维激光扫描技术进行建筑物立面图测绘工作具有
一定可行性遥另一方面袁建筑物在施工改造过程中袁
实际物体数据的采集和建筑模型之间的校对联通
非常重要袁而BIM技术可以建立虚拟的建筑工程
三维模型袁建筑工程信息库袁因此应用BIM技术进行
立面图绘制具有较强实用性遥以三维激光扫描技术
应用到某工程为例袁首先采集建筑物点云数据袁然后
将点云数据导入Revit软件中袁应用该软件构建建筑
物BIM模型袁最后生成立面成果图袁研究结果可为旧
城立面改造设计提供重要技术参考遥
1三维激光扫描理论基础
三维激光扫描系统坐标原点位于扫描仪相位
中心袁X轴在横向扫描面内袁Y轴在横向扫描面内
圆园23年第2期
1.1三维激光扫描技术
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试验研究
王晓磊院三维激光扫描和BIM技术的建筑物立面图测绘方法研究
与X轴垂直袁Z轴与横向扫描面垂直遥首先三维激
光扫描仪发射器发出一个激光脉冲信号袁经物体表
面反射后袁沿几乎相同的路径反向传回到接收器袁
可以计算目标点P与扫描仪距离S袁精密时钟控制
编码器会同步记录每个激光脉冲的横向扫描角度
值和纵向扫描角度值遥由于该系统均为站心坐标
系袁仪器中心为坐标原点袁垂直方向为Z轴袁X轴垂
直于Z轴且位于水平面袁Y轴与X尧Z轴构成右手
直角坐标系遥由此可得目标点P的坐标计算公式袁
坐标测量原理示意如图1所示遥
外业数据采集完成后袁然后对点云数据预处理袁再
基于预处理后的点云数据在Revit软件中建立三
维模型袁再自动导出相关视角二维立面线画图遥整
体流程如图2所示遥
图2
图1三维激光扫描测量点坐标原理
整体技术流程
2.3外业数据采集及预处理
基于三维激光扫描进行点云数据采集袁外业数
据采集测站布设方案如图3所示袁从建筑物西北角
开始逆时针进行数据采集袁共架设测7个测站袁为
减小数据计算过程中的误差累积袁路线规划时回到
原始起点袁构成闭合环路遥
1.2BIM技术
BIM是一种应用于工程设计尧建造尧管理的数
据化工具袁是用来形容以三维图形为主尧物件导向尧
建筑学有关的电脑辅助设计的建筑信息模型技术遥
该技术最早在2002年由美国Autodesk公司提出袁
目的在于帮助实现建筑信息的集成袁从建筑的设
计尧施工直至项目终结袁所有的信息都会集合在一
个三维模型的信息数据库遥
2测区概况及点云数据处理
此次实验对象为某建于上世纪90年代的老旧
建筑袁为切实加强城市管理袁改善市容环境袁提升城
市形象袁某街道需要进行建筑物外立面整治工作袁
改变城区环境面貌袁受该街道和当地设计院委托现
需要进行该栋建筑物立面测量和改造工作遥经皮尺
粗侧目标建筑东西长约38m袁南北宽约16m袁高
约15.5m袁建筑物共计5层袁一楼以沿街店铺为
主袁2~5层以居住为主袁建筑物周身电线尧雨棚等搭
建严重袁建筑物周围环境嘈杂袁人流尧车流量较大袁
给传统作业带来诸多不便袁因此该实验应用三维激
光扫描技术进行该老旧建筑立面测绘工作遥
2.2技术路线设计
基于三维激光扫描和BIM技术的建筑物立面
图测绘袁首先利用三维激光扫描仪获取点云数据袁
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2.1测区概况
图3外业数据采集测站布设方案
在扫描工作开始前首先进行实地踏勘袁掌握现
场情况袁明确扫描的范围袁待以上工作准备完成后
进行仪器架设袁外业技术人员设置好扫描参数进行
扫描作业遥为获得足够的点云数据袁不造成数据冗
余袁采用交叉式野远近结合冶的方式获取目标建筑物
点云数据袁通过交叉距离的方式除了可以获得建筑
物细节扫描数据还可以减少建筑物顶部等扫描野死
角冶袁减少点云数据缺失遥同时为保证后期不同测站
点云数据拼接和坐标转换袁坐标转换采集靶标球中
心袁由于测区遮挡物较少袁卫星信号良好袁该项目采
用GNSS-RTK的测量方法布设控制点并采集靶标
中心位置三维坐标遥
圆园23年第2期
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王晓磊院三维激光扫描和BIM技术的建筑物立面图测绘方法研究
试验研究
首先袁打开用于出图的视图袁调整好视图比例袁
外业建筑物点云数据获取完成后还需进行点云
拼接尧点云去噪尧点云抽稀和坐标转换等内业处理遥
首先将不同视角下点云数据进行拼接袁获得建筑物
完整的点云数据袁然后将目标建筑物以外的杂点进
行去除袁再按照一定规则袁减少点云数量袁提高点云
数据处理效率袁最后进行坐标转换将相对坐标点云
数据转换成绝对坐标遥须处理后的点云数据见图4遥
3.2立面图绘制
在视图控制栏找到裁剪视图工具袁将其切换至裁剪
视图和隐藏裁剪区域袁把四个立面视图符号隐藏曰
然后在平面图里绘制一条与建筑倾斜部分平行的
参照平面袁并对该参照平面进行命名曰最后选择视
图选项卡下创建面板里的框架立面命令袁拾取刚刚
绘制的参照平面袁生成立面图遥建筑物立面效果如
图6所示遥
图4预处理后的目标建筑物点云数据
图5建筑物立面效果
3BIM模型重建及精度分析
由于后期还需要进行三维规划设计和成本预
4结语
城市更新通过对旧城区的改造升级成为激发
城市活力的重要方式袁建筑物外立面整饰作为城市
更新微改造的主要工作袁立面测量数据的完整性尧
时效性和精确性成为城市更新微改造效果的关键遥
上文三维激光扫描技术对建筑物进行无接触扫描袁
快速获取建筑物外立面的密集点云数据袁并基于点
云数据应用Revit软件建立建筑物三维模型生成
立面效果图袁研究结果可为建筑物立面测量提供了
一种更新尧更快尧更便捷的测量作业模式遥
参考文献
[1]郑贤泽袁朱艳军袁陶旭.三维激光扫描技术在地形
测量中的应用分析[J].城市勘测袁2021渊1冤:106-109.
作者院王晓磊渊1993-冤袁男袁本科袁助理工程师袁
工程测绘专业遥
图5基于BIM技术建立的目标建筑三维模型
渊编辑院王冬林冤渊收稿日期院2023-1-29冤
3.1三维模型重建
算袁以及剖切尧分析和信息提取袁因此选择Revit软
件建模遥第一步袁点云格式转换遥三维激光扫描预处
理后为.las点云数据袁因此需要借用AutodeskRe鄄
Capr软件转换成.ipcp格式遥第二步袁点云数据导
入遥打开Revit软件新建项目袁单击野插入冶选项卡
野链接冶面板点云.rcp的索引点云项目袁并选择中心
到中心定位遥第三步袁三维模型重建遥首先建野空调
外机尧门窗尧下水管道和广告牌等冶建立族文件袁最
后将其合并到建筑物上袁然后基于点云数据袁应用
Revit软件建模功能建立BIM模型袁最终模型效果
如图5所示遥
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