Trimble X7三维激光扫描仪在地下空间三维建模中的应用

一、 前言

近年来，随着城市化进程的加速，可利用的土地资源越来越稀缺，为满足人们日常生活的需要，地下空间已经逐渐成为人们主要的活动场所之一。地下商场、地下轨道交通、地下停车场以及地下通道工程越来越多，城市地下空间的开发与利用得到了广泛关注。20世纪六七十年代，北京在“备战、备荒、为人民”的战略方针下，开展了声势浩大的防空工事建设工程，在当时的历史背景下，这些地下空间没有设计施工图纸，时至今日要对其进行合理开发利用，需要进行全面、详细的地下空间测绘工作。

三维激光扫描技术是上世纪九十年代中期开始出现的一项技术，是继GPS空间定位系统之后又一项测绘技术的突破，其采用非接触测量精确的获取到被测物体的空间几何信息，通过密集点云数据快速复建物体的三维模型，将其应用于地下空间的三维数字化具有无可比拟的优势。 

二、 项目介绍

根据地下空间设施普查项目的要求，需要对某单位的地下停车库构建三维模型，该停车库总面积大约为5000㎡，出入口各1个。

      三、项目成果

数据采集

本次三维测量采用了Trimble X7三维激光扫描仪，该设备小巧轻便、智能操作、功能全面，非常适合用于地下空间这种重复性强、相似度高的场景扫描，在扫描现场即可实时查看点云数据、拼接效果等，在外业完成数据的拼接、检查工作，减少内业工作量，避免返工，节约成本。

图1  外业采集

点云数据预处理

外业数据采集完成后直接在Trimble RealWorks软件进行自动化处理，去除噪点、分割、取样、切片、绘制CAD等，成果可以直接导出DWG、DXF、RCP、ASC、LAS、E57、PTS、POD、FBX、KMZ、XML等格式，方便对接到各种数据制作和应用软件。

点云数据预览

点云平面结构预览

成果制作

点云数据处理完成之后直接导入3DMAX软件进行1：1三维逆向建模。

基于点云1：1三维逆向建模 

通过数码相机实地进行纹理信息采集，内业使用PhotoShop对拍摄的照片进行优化处理，在3dmax中进行纹理贴图，最终得到完成的地下空间三维模型。

纹理贴图 

成果展示

地下车库三维模型

四、总结

Trimble X7三维扫描系统不仅以其非接触式、全尺寸、高精度、高效率等技术特点，为本项目提供了良好的数字化技术支持，同时，Trimble X7三维扫描系统还以其独有的技术优势为本项目提供了便利及良好的经济效益。如扫描仪的暂停/延时扫描功能，使外业工作者能够能好的应对现场人流影响的问题；人体工程学设计的提手能够为客户降低复杂环境带来的安全隐患；配套的Realworks不仅能够很好的兼容多平台的三维数据，可以直接生成CAD、三角面模型、正射影像等，还能够导出多种数据格式，无缝对接到CAD、Sketchup、Revit、3Dmax等三维软件。

三维激光扫描技术可以快速、大体量的构建出物体的三维模型，尤其是在通视条件差、不规则的地下空间更具有应用优势；构建的模型能够满足相关规范的要求，并且模型局部纹理清晰、贴图完整；有效缩短了外业采集数据的时间，降低了作业人员的工作强度，提高了三维建模效率。