三維激光掃描儀在智慧城市建設中的應用

乾長龍

摘 要 當前，我國正在致力于建設智慧城市。三維激光掃描儀作為一種新的空間數據獲取手段，其在智慧城市建設中的應用具有重要意義。基于此，本文首先對智慧城市進行了簡單概述，并重點對三維激光掃描儀在智慧城市建設中的應用進行了研究，僅供參考。

關鍵詞 三維激光掃描儀 智慧城市 應用

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A

0引言

目前，我國正處于城鎮化加速發展的時期，部分地區“城市病”問題日益嚴峻。為解決城市發展難題，實現城市可持續發展，建設智慧城市已成為不可逆轉的歷史潮流。而三維激光掃描儀可高速、高精度獲取物體表面點的三維坐標值和紋理信息，并能夠快速構建反應被測物各種信息的三維模型，這就無疑為智慧城市的建設提供了完美的技術支持與保障。

1智慧城市

智慧城市就是運用信息和通信技術手段感測、分析、整合城市運行核心系統的各項關鍵信息，從而對包括民生、環保、公共安全、城市服務、工商業活動在內的各種需求做出智能響應。其實質是利用先進的信息技術，實現城市智慧式管理和運行，進而為城市中的人創造更美好的生活，促進城市的和諧、可持續成長。

2三維激光掃描儀在智慧城市建設中的應用

2.1三維激光掃描儀工作流程

三維激光掃描儀的作業流程可大致分為四個階段，即前期準備、數據采集、數據加工、點云應用。

前期準備階段。該階段的主要工作就是根據現場勘察情況來制定具體的工作計劃，包括設站數量、設站位置等，需要注意的是，應當在保證測量準確的基礎上，盡量減少設站數、縮短掃描時間、提高工作效率。

數據采集階段。此階段就是依照已經確定的工作計劃來進行數據采集，在采集數據的過程中，一旦發現不合理的地方，工作人員應當及時對掃描測站數量進行相應的調整，并做好相關的記錄，從而保證后期數據處理工作的順利開展。

數據處理階段。數據處理是整個流程中花費時間最長的階段。一般，數據處理包括點云拼接、去除噪聲、數據精簡等步驟，只有經過這些復雜的處理過程，才能得到完整、高質量、可用的點云數據。

點云應用。點云包含了物體三維坐標值、色彩信息的將被測物的相關數據，人們可以根據實際需要對進行進一步的加工處理，從而為三維建模、制作常規二維圖、場景虛擬等提供數據支持。

2.2三維激光掃描儀在智慧城市建設中的具體應用

2.2.1建筑物制圖

智慧城市建設中，對前期的建筑制圖具有較高的要求。而三維激光掃描儀的應用能夠為建筑制圖提供精準、可靠的數據依據，從而保證建筑制圖的科學性、合理性。基于三維激光掃描點云繪制常規的平、立、剖面二維CAD圖，目前比較流行的方式有兩種：第一種方式是利用處理后的點云生成正射影像，再根據影像繪制成平面圖。這種方式與攝像測量極為相似，但是影像并沒有透視畸變的功能，因此，基于三維激光掃描儀繪制的平面圖的精度要優于攝影測量；第二種方式是將拼合處理后的點云切成薄片，再將點云薄片導入CAD等軟件中，根據點云繪制。采用這種方式時，點云片密度的控制極為關鍵，理論上密度越大，精度越高。但是隨著數據量的增大，其對計算機的性能要求也就越來越高。對比來看，兩者各自有各自的優點與不足，一般情況下，前者適用于壁畫、彩繪等精細線劃圖的繪制，而后者更適合建筑的平、立、剖面等結構性的線劃圖的繪制（如圖1），并且還能較精準地控制整體尺寸精度。

2.2.2構建數字實體模型

建數字三維模型能直觀地展現建筑風貌，可用作效果展示（如圖2），虛擬漫游等。智慧城市建設中會應用到大量先進的信息技術，例如建筑信息模型技術（BIM），而在應用BIM模型對工程進行管理時，就需要結合高效的測量手段來檢測施工質量。三維激光技術能夠將模型和工程現場進行有效鏈接，從而高效、完整地反映工程現場的實際情況。通過對三維激光點云進行抽稀、除噪，并導入專業軟件中，可直接對點云進行擬合建模，形成高精度、多種分辨率的三維模型，并可轉換為BIM模型，進而與設計模型進行精度對比。

2.2.3實景監測

智慧城市建設的目標就是利用先進的信息技術，實現城市智慧式管理和運行，從而為人們提供良好的生活環境（如圖3）。因此，城市中各項活動的有效監控就顯得尤為重要。而三維激光掃描技術的應用就擴展到城市環境監測、地表資源獲取、城市建設規劃等各個領域，從而能夠實現對城市信息化的高度把控。基于三維激光掃描儀高精度、高密度的點云數據，能夠計算路面橫向凹凸偏差值，從而快速便捷地檢測道路平整度；公路養護的重要工作之一就是公路病害監測。而三維激光掃描儀可通過歷史點云實景數據的對比，快速識別公路坑道等病害，進而能夠提高公路病害監測的實時性、準確性、安全性；利用基于三維激光掃描儀的三維激光實景技術，能夠實現對城市綠化信息的可視化管理。通過數字園林信息業務管理平臺，用戶可以借助于二維地圖或屬性關鍵詞等對園林進行定位，并通過移動測量系統外業實地采集的園林實景影像，實現對園林實景、樹木類別、年限、數目等信息的可視化管理。

3結束語

總而言之，智慧城市的建設在國內外許多地區已經展開，并取得了一系列成果。三維激光掃描儀在智慧城市建設中建筑制圖、構建數字實體模型、實景監測等各個環節都有著重要應用。因此，人們還需繼續努力，將其與其他先進的信息化技術相結合，從而發揮更大的價值，推動智慧城市的進一步發展。

參考文獻

[1] 金菁，李沄璋，曹毅.三維激光掃描儀在建筑領域的應用[J].建筑與文化，2014（04）：168-171.

[2] 閆晨.三維激光實景技術在智慧城市建設中的應用[J].測繪通報，2016（04）：142-143.endprint