淺談三維激光掃描技術在幕墻工程中的應用

黃杰

摘? ? 要：隨著我國經濟和技術的不斷發展，在建筑行業領域，人們不僅對建筑的質量有較高的要求，同時人們也越來越注重建筑造型的美觀性，所以建筑幕墻也趨向于異形化，復雜化。傳統測量手段很難達到這種趨勢下的要求，而三維激光掃描技術是測量界的新型技術，有著高效率，高精度的優勢。可以很好地適應如今幕墻工程的這種大環境。本文先對三維激光掃描技術進行簡要說明，然后主要敘說三維激光掃描技術在幕墻應用中的過程，為以后三維激光掃描技術在幕墻中的應用積累經驗。

關鍵詞：維激光掃描技術;幕墻工程;應用

1? 什么是三維激光掃描技術

三維激光掃描技術的雛形主要誕生于美國，隨著這項技術的發展與摸索，這項技術如今初具規模，但這項技術仍然處在發展期，尚未成熟。人們將這項技術定義為：三維成像技術。與我們平時使用的照相機相似，只不過照相機成像是二維成像，且無法生成坐標數據。而三位激光掃描技術也有采集數據的儀器，叫做三維激光掃描儀（見下圖1），該儀器采集數據時，采集的是三維信息，將被測物體以點云的形式體現出來，并將點云形成坐標信息。點云就是三維激光掃描儀照下的“照片”，其被測物體以千萬個點的三維形式展現出來，每個點都有自己的坐標。與拍照技術相似的是：照片可以進行后期處理。三維激光掃描儀拍下的照片也要進行后期處理，將拍下的點云數據輸入到相關軟件中進行處理和分析得到我們想要的數據與結果。三維激光掃描技術是測量業的又一次技術革命[1]

2? 三維激光掃描技術在幕墻中的應用內容

三維激光掃描技術主要應用于幕墻工程中的三大過程，分別是第一階段土建外墻的垂直度與水平度檢測，第二階段龍骨偏差量的檢測，第三階段幕墻表皮的質量檢測。其中第一階段的外墻檢測主要是為了保證龍骨安裝的質量，而第二階段的龍骨檢測則是為了滿足幕墻安裝竣工后的最終質量。三維激光掃描技術在整個過程中主要起到就是監測定位的作用。三個階段過程中操作手法大致相似，都有外業數據收集、內業數據整理、擬合分析。但是三大過程的測量對象不同，手法也有差別。

3? 三維激光掃描技術在幕墻中的應用過程

外業數據收集：首先應先選站點，站點的選擇至關重要，站點的選擇直接決定儀器的視角，是否能完全掃到被測物體，如果由于環境限制無法完全掃到被測物，就需要加站，從不同視角進行掃描，然后將掃到的圖像拼接成完整的圖像。在幕墻掃描的第一階段和第二階段中的不同是，第一階段被測物是大物體大立面，第二階段被測物體是大物體小立面。點云的數量決定點云是否有足夠點進行分析，而小立面的點相對較少，需要進行點云加密處理。第一階段與第二階段的不同就是，第二階段需要加密處理，而第一階段不需要加密。第三階段與第一階段和第二階段的不同點就是第三階段的幕墻材料比較復雜，需要進行反射率檢測方能進行外業數據收集，比如玻璃幕墻不可用三維激光掃描技術進行檢測，和一些反射率差的材料不可用這項技術檢測。不過如果一、二階段的質量較好我們就默認幕墻的質量較好。因為一二階段直接決定幕墻的質量水平。

內業數據處理：內業數據處理主要包括格式的轉化，和點云的除噪。一般內業數據處理需要兩個模型方可進行擬合，一個是rvt標準模型（設為參照的模型）一個是三維激光掃描儀采集的點云模型（實際施工模型），rvt模型應轉為stl格式，而點云模型轉為reshaper格式，將兩種格式文件共同導入到geomagic截模軟件中方能進行擬合。除噪方面，除噪就是除去我們不需要的點，比如吊繩，吊籃，或者濾波導致的雜點，雜點的多少直接影響我們后面的分析，噪點越多對數據的干擾越大，因為軟件分析時會將噪點也計算在內。而第一階段是大立面清晰度更高，需要除的噪點較少，而第二階段屬于小立面，需要除的噪點較多。第三階段與第一階段情況相似，除噪過程幾乎一樣。除噪的手法有軟件自動除噪與人工除噪。軟件除噪只能除去相對離散的點，還需進行人工分辨與人工除噪才能最大程度上的進行除噪。即使經過軟件除噪與人工除噪兩大過程，但由于點云點數量過于龐大也無法將其除盡，但是可以最大程度上保證分析時的質量。

擬合分析：擬合分析階段主要將兩大模型進行擬合，形成色譜圖，色譜的顏色代表點云坐標數據與標準模型坐標數據的距離差，通過顏色的變化，我們可以看出真實施工情況的偏差，并且我們可以在擬合模型上進行數據標示，得出真實偏差量的具體數值。其中第一階段可以分析出垂直度與水平度，第二階段可以分析出龍骨偏差，第三階段我們分析出幕墻的最終質量。

4? 結束語

對于三維激光掃描技術的展望，該技術還可以應用建筑加固、室內裝飾裝修、鋼結構檢查、地面沉降監測、土方體積量計算等多專業領域，其用途還有待挖掘。三維激光掃描技術雖然具有很大的優勢，但是還有許多的不足，比如噪點始終無法除盡，只能通過人工分析的方式進行分析，得出結論。而不能直接生成可以評估的結果直觀的評價幕墻的施工水平。并且該技術成本較高，影響該技術的普及應用。但在不斷地摸索與開發中，三維激光掃描技術必將成為國內測量行業的主流與新星，為我國測量業帶來不可估量的價值。

參考文獻：

[1] 何秉順，丁留謙，劉昌軍.三維激光掃描技術及其在巖土工程中的應用[J].中國水利學會，2006（3）.