項目背景

　　現在人(ren)們生活水平不斷提高(gao)，旅(lv)游已(yi)經成(cheng)為人(ren)們的(de)生活常態，旅(lv)游風(feng)景(jing)(jing)區(qu)(qu)也逐漸受到關注(zhu)。風(feng)景(jing)(jing)區(qu)(qu)管(guan)(guan)(guan)理(li)人(ren)員(yuan)(yuan)也越來(lai)越重視(shi)區(qu)(qu)域內的(de)安全(quan)隱(yin)患問題(ti)，但因假期人(ren)流量(liang)大(da)，車流量(liang)多，人(ren)員(yuan)(yuan)配備及(ji)工作(zuo)量(liang)無法(fa)在短(duan)期內解決(jue)，為風(feng)景(jing)(jing)區(qu)(qu)內安全(quan)防范帶來(lai)很大(da)難度。為解決(jue)這一難題(ti)，海達數云在南京溧(li)水縣無想山(shan)，利(li)用Z+F系列三(san)維(wei)激光掃描(miao)儀，通過三(san)維(wei)激光掃描(miao)技術將(jiang)(jiang)其形成(cheng)三(san)維(wei)數字(zi)景(jing)(jing)區(qu)(qu)，由(you)傳(chuan)統的(de)人(ren)員(yuan)(yuan)管(guan)(guan)(guan)理(li)模(mo)式(shi)轉(zhuan)變(bian)為數字(zi)化(hua)管(guan)(guan)(guan)理(li)模(mo)式(shi)，為景(jing)(jing)區(qu)(qu)管(guan)(guan)(guan)理(li)人(ren)員(yuan)(yuan)提供(gong)(gong)各景(jing)(jing)點遠程(cheng)監控及(ji)手機監控功能，將(jiang)(jiang)現場情況(kuang)實時(shi)視(shi)頻(pin)傳(chuan)送到監控中心，可以為游客(ke)提供(gong)(gong)及(ji)時(shi)的(de)指導和(he)幫助。

　　項目概況

　　示例工程：洞(dong)壁琴音景區三維數(shu)字化

　　踏勘情況：實(shi)施地(di)(di)點位(wei)于南(nan)京溧水(shui)縣(xian)無(wu)想(xiang)山頂的(de)洞(dong)壁(bi)琴音景(jing)(jing)區(qu)，主要掃描的(de)位(wei)置是(shi)山頂的(de)異形(xing)洞(dong)壁(bi)和(he)洞(dong)壁(bi)周圍的(de)實(shi)木(mu)棧(zhan)道。洞(dong)壁(bi)周圍地(di)(di)勢(shi)高低起伏(fu)，林木(mu)叢生(sheng)，為(wei)地(di)(di)面站選址(zhi)造(zao)成很多(duo)不便。洞(dong)壁(bi)內部暗(an)含(han)小洞(dong)穴，洞(dong)壁(bi)奇(qi)形(xing)怪(guai)狀(zhuang)，還(huan)有(you)水(shui)潭，全景(jing)(jing)掃描且減少測站數(shu)量是(shi)實(shi)地(di)(di)踏勘的(de)重(zhong)點，根據現場實(shi)地(di)(di)探勘，擬設置地(di)(di)面站15站對景(jing)(jing)區(qu)進行數(shu)據采集。

　　數據采集現場

　　圖(tu)1：現場一角

　　圖(tu)2：作業(ye)現場(chang)

　　設備一覽

　　Z+F系(xi)列三維(wei)激光掃(sao)描(miao)(miao)儀是(shi)德國Z+F公司制(zhi)造(zao)的(de)相位式(shi)掃(sao)描(miao)(miao)儀，海達(da)數云是(shi)其認可(ke)的(de)國內代理商。海達(da)數云銷售的(de)Z+F系(xi)列三維(wei)激光掃(sao)描(miao)(miao)儀將配套(tao)海達(da)數云自主研發的(de)全(quan)業務流程(cheng)系(xi)列軟件，具備數據(ju)(ju)采集高(gao)精度、數據(ju)(ju)處理高(gao)效率、成(cheng)果應用多樣化(hua)等(deng)特點，廣泛應用于數字(zi)文(wen)化(hua)遺(yi)產、數字(zi)城市、地形測繪、形變監(jian)測、數字(zi)工廠、隧道工程(cheng)、建(jian)筑BIM等(deng)領域。

　　圖3：Z+F系列三維激光掃描儀(yi)

　　技術路線

　　采集流程

　　數據處理

　　1、掃描(miao)站點拼接

　　將獲(huo)取的(de)原始(shi)點(dian)云(yun)數據(ju)導入點(dian)云(yun)處理軟(ruan)件(jian)中進(jin)行站點(dian)拼接(jie)，高精度的(de)站點(dian)拼接(jie)是(shi)精確提取線畫圖(tu)、建模等一切成果(guo)的(de)保障。

　　2、點云預處理(li)

　　點(dian)云(yun)預處理包括點(dian)云(yun)著色(se)、噪點(dian)去(qu)除、數據編(bian)輯等，通過儀器自帶集成相機(ji)或外置相機(ji)可以(yi)獲(huo)取(qu)到(dao)現場物體的(de)(de)(de)紋理信(xin)息，將(jiang)獲(huo)取(qu)的(de)(de)(de)圖片賦予到(dao)點(dian)云(yun)上就可以(yi)生成具有真實色(se)彩(cai)信(xin)息的(de)(de)(de)點(dian)云(yun)數據。由(you)于點(dian)云(yun)數據量(liang)過大，電(dian)腦運行(xing)內存(cun)難(nan)以(yi)支撐海(hai)量(liang)點(dian)云(yun)，需要將(jiang)拼(pin)接(jie)好的(de)(de)(de)點(dian)云(yun)進(jin)行(xing)分割(ge)處理，精細去(qu)噪。

　　3、三維模型建立

　　通(tong)過(guo)三維激光進(jin)行(xing)景區景觀掃描(miao)，可以獲(huo)取景區異形洞壁和實木(mu)棧道(dao)的三維點云(yun)原始數據(ju)，通(tong)過(guo)點云(yun)數據(ju)可以進(jin)行(xing)景區三維建模(mo)。

　　成果展示

　　圖4：單站灰度圖

　　圖5：點云拼接

　　圖6：點云精細去噪

　　圖(tu)7：整(zheng)體點云視圖(tu)

　　圖8：三維模型構建(jian)

　　圖9：溶洞三維模型

　　小結

　　三(san)維激(ji)光(guang)(guang)掃描采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)非接(jie)觸主(zhu)動測(ce)量方式獲(huo)取物體(ti)表面(mian)點(dian)(dian)云(yun)，具(ju)有高(gao)(gao)速度、高(gao)(gao)精度、高(gao)(gao)密度、全天(tian)時全天(tian)候等特(te)點(dian)(dian)，而(er)且掃描距離長，極大(da)的(de)提(ti)升(sheng)了(le)數(shu)據采(cai)集效(xiao)率。利用(yong)(yong)(yong)(yong)三(san)維激(ji)光(guang)(guang)掃描儀獲(huo)取景區(qu)點(dian)(dian)云(yun)數(shu)據，無需可見光(guang)(guang)照明，突破了(le)環境(jing)條件(jian)(jian)的(de)限制。由于(yu)景區(qu)地形起伏變化大(da)，植(zhi)被覆蓋率高(gao)(gao)，項目實施困難，利用(yong)(yong)(yong)(yong)三(san)維激(ji)光(guang)(guang)掃描儀可以(yi)實現快速作(zuo)業(ye)，獲(huo)取海量點(dian)(dian)云(yun)。同(tong)時，利用(yong)(yong)(yong)(yong)海達數(shu)云(yun)自主(zhu)研發(fa)的(de)點(dian)(dian)云(yun)預處理軟件(jian)(jian)可以(yi)實現點(dian)(dian)云(yun)自動化拼接(jie)、點(dian)(dian)云(yun)精細(xi)去(qu)噪，減少了(le)內業(ye)工作(zuo)量，利用(yong)(yong)(yong)(yong)點(dian)(dian)云(yun)建模軟件(jian)(jian)可以(yi)實現快速建模，極大(da)的(de)提(ti)高(gao)(gao)了(le)工作(zuo)效(xiao)率。三(san)維激(ji)光(guang)(guang)掃描技(ji)術在(zai)(zai)南京(jing)溧水(shui)區(qu)洞壁琴音的(de)成功應用(yong)(yong)(yong)(yong)，證明了(le)利用(yong)(yong)(yong)(yong)三(san)維激(ji)光(guang)(guang)掃描儀建立數(shu)字景區(qu)是一種(zhong)高(gao)(gao)效(xiao)率、高(gao)(gao)精度的(de)方法，相比于(yu)傳(chuan)統測(ce)量方式有著(zhu)不(bu)可比擬的(de)優勢，隨著(zhu)三(san)維激(ji)光(guang)(guang)掃描技(ji)術在(zai)(zai)行業(ye)中應用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)普及(ji)，數(shu)字景區(qu)的(de)建立將更加高(gao)(gao)效(xiao)便捷(jie)！