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    工程案例

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    思拓力三維激光掃描儀實踐案例之體積測量

    更新時間:2020-05-22 點擊數:7252

    開創云全域建站

    上期我們為大家介紹了思拓力三維激光掃描儀X300 PLUS在常益長高鐵項目隧道超欠挖分析的應用案例,本期我們將為大家介紹思拓力三維激光掃描儀對大規模、不規則散料堆體測量的解決方案。

     

     

    1 堆體體積精確測量的意義

     


    大規模、不規則散料堆的體積測量是堆場管理工作的重要內容,準確獲取當前堆場的散料儲量是企事業單位進行儲備規劃和生產計劃安排的關鍵。

     

    現有散料堆體積測量系統存在著盤點效率低、對安裝平臺依賴性強、測量不準確等問題。利用三維激光掃描則可以快速、安全、準確地獲取堆體三維點云數據,進而計算得出體積或方量,具有高效率、高分辨率、非接觸式、高精度等一系列優勢,對國家進行資源戰略規劃、能源結構轉型具有重要意義,同時為企業進行生產安排、成本核算和效益評估提供了技術支持。

     

     

    2 三維激光掃描技術優勢

     


    ? 非接觸式的測量手段,使作業人員遠離危險區域;

    ? 外業測量用工用時少,速度快,效率高,測量穩定,精度高;

    ? 可深入到任何復雜的現場環境快速完成實體表面的掃描測量工作,獲取實體表面密集的、高精度的三維坐標點云數據;

    ? 獲取數據方便快速,可將數據完整地傳輸至計算機,不需空三加密等后處理操作即可獲得被測物體三維點云數據;

    ? 數據的可挖掘性強,多用性好,應用廣泛:使用相關專業軟件,可以將原始點云數據處理成工程所需的多樣化成果,如等高線、數字高程模型、高精度被測物體表面積、剖面圖、縱斷面、橫斷面等;

    ? 分辨率高,細節描述清晰,可以最大程度保證體積計算精度;

    ? 一鍵式體積計算、自動化輸出報告。

     

     

    3 整體流程

     

     

     

     

    外業設站掃描

     

    使用X300 Plus三維激光掃描儀在野外作業時,設置測站后人員即可通過無線連接操控儀器。儀器通過發射和接收被測物體表面反射的激光獲取目標對象的數據點(點云),人員可遠離被測物體,真正實現所見即所得,大大提高測量效率和保證作業人員的安全。操作簡單,可以在短時間內快速掌握。

     

    外業掃描設站保證重疊度不低于30%,設站采用快速掃描模式,掃描視場角為180°,存在低洼或與上下站不通視的區域需要加站掃描;掃描的同時利用RTK測量掃描儀測站坐標,以便內業自動化拼接和定向操作。

     



     

     

    內業拼接和定向

     

    檢查點云數據無誤后(防止丟漏數據、下載數據不完整),導入點云和RTK測站數據(點云和RTK測站數據名稱必須保持一致),采用帶GPS坐標的自動化拼接對各測站數據進行拼接,再對所有點云進行定向,然后對所有點云進行合并,最后檢查數據。如需要可進行抽稀和去噪處理。

     

     

     

    激光點云數據分類,提取地面點

     

    成果點云數據是整體反應現場現狀的數據,會有諸多如草、木、車輛、人員等非地面的點云,計算體積前必須予以清除才能保證體積計算的精度。Si-Scan支持自動化點云分類和自動化地形模型恢復,這樣方便查驗分類效果和后期人工干預。

     

     

     

    導入起算面,一鍵式體積計算

     

    起算面由現場測量或用戶直接提供,一般是帶有三維坐標的一組坐標點,Si-Scan可以直接識別,并輸出體積計算報表。

     

     

     

    4 內業數據處理流程


     

    外業測量完成后,通過無線下載得到原始數據后,按照以下流程對點云進行處理。

     

     

    內業自動化點云預處理

     

    外業采集得到激光點云數據后,內業預處理實現自動化,一鍵式導入點云數據,邊緣蜷曲、中值濾波等一系列預處理過程后臺自動化運行。

     

     

     

    自動化拼接

     

    拼接是數據后處理的關鍵一環,既要強調效率又要保證精度?,F場環境地形地貌差異小,同名像點人工無法選擇;手動拼接人工工作量大,難以保證精度。


    為了解決這些問題,Si-Scan采用全新算法實現全自動化拼接,無需人工選取同名像點,更不需要額外設置標靶球等輔助工具。其中帶GPS測站坐標的自動化拼接為拼接精度提供更強有力的保證。

     

     

    沙坑地形相似,手動拼接難以選取同名像點

     

     

    使用自動化拼接,確認拼接次序后自動運行

     

     

    自動拼接完成,按測站以不同顏色顯示,方便檢查

     

     

    點云恢復模型效果良好,沒有重影和錯位

     

     

    點云平差定向

     

    Si-Scan支持點云定向,選取需要定向的測站數據,利用定向功能一鍵式實現自動平差和定向,定向后即可獲取實測地理坐標。

     

     

     

    點云分類,自動化地形模型恢復

     

    體積計算我們關注的是地面點,實際測量當中難免有植被、建筑、人員、車輛等地表附屬物存在,這樣如果不予以清除則必然會對體積測量的精度造成影響,利用Si-Scan平面約束分類,可自動對點云進行分類,提取地面點。


    再利用快速化地形模型恢復功能可重建數字高程模型,這樣不僅可以直觀的查看點云分類效果而且還可以三維可視化編輯。利用編輯好后的DEM點云數據計算體積,則可以最大程度保證計算精度。

     

     

     

    分類后效果,紅色為地面點,白色為草木等噪聲點

     


    支持體積計算,自動化輸出報告

     

    Si-Scan后處理軟件支持自動化體積計算,并能根據設置自動輸出報告,輸出報告也可根據用戶要求定制開發,另外軟件也支持平整面計算。

     

     

     

     

    支持定制開發

     

    后處理軟件由思拓力自主研發,擁有自主知識產權,完全支持定制開發。

     

     

    5 成果展示

     

     

     

    點云數據:高程渲染

     

     

     

     

    數字高程模型:高程渲染

     

     

    6 配置清單

    序號產品名稱單位數量類別
    1激光掃描儀主機1必配
    2鋰電池2必配
    3充電器1必配
    4天線支撐桿1必配
    5快速釋放器1必配
    6提手1必配
    7基座1必配
    8儀器箱(含防損海綿內襯兩塊)1必配
    9軟件光盤1必配
    10USB軟件狗1必配

     

    7 思拓力三維激光掃描儀介紹

     

    X300 Plus是思拓力生產的一款脈沖式靜態三維激光掃描儀。完全由思拓力設計,性能優異、簡單易操作,適合中國本土,符合中國測量用戶的傳統與習慣,適應野外復雜的工作環境。


    X300 Plus內置相機輸出真彩色點云數據,自建長測程WiFi熱點,通過平板電腦、筆記本、PDA 或智能手機進行無線操控,你可以在野外輕松直接地掃描、組織工作、檢查數據儲存和創建輸出文件。

     

     

    X300 Plus特點

     

    ? 脈沖式靜態三維激光掃描儀;
    ? 輕巧便攜,重量(含電池)僅 6 千克;
    ? 使用一級安全激光,對人眼無損傷;
    ? 可拆裝充電鋰電池,每塊可持續工作 5 個小時;
    ? 全封閉式掃描鏡;
    ? 內部集成1000萬像素的工業級數碼相機,實現點云附色;
    ? 高速USB接口,可直接下載點云數據到外置USB存儲器;
    ? 內置WiFi熱點,通過任何有WiFi的終端設備(智能手機、平板電腦、筆記本電腦等)均可實現對掃描儀的遠程控制;
    ? 可搭載GNSS接收機,獲得精確測站坐標;
    ? 國產,高性價比,高約節本;
    ? 質量牢固,體積輕便;
    ? 開箱即用,節省時間和費用;
    ? 中程野外作業的理想工具。

     

    8 思拓力后處理軟件介紹

     

     

    Si-Scan是用于機載、車載、地面激光雷達點云數據管理、顯示、分析、表達與處理的集成化地理空間解決方案。
     

    思拓力X300 Plus處理軟件Si-Scan基于Windows平臺,集大場景數據管理、智能化編輯操作、三維建模、以及模型驅動和特殊效果引擎于一身,為快速三維場景重建、漫游、虛擬現實和視景仿真提供了全面的解決方案。


     

     

    軟件整體界面

     

     

    軟件優點


    ? 海量點云數據支撐;
    ? 真正的激光點云三維可視化;
    ? 迅捷的地物特征識別與提取,智能靈活的線面矢量模型生成與編輯;
    ? 強大的后期處理工具;
    ? 數據生產效率提高。

     

     

    實現功能

     

    支持txt ,las ,e57, ptx等格式導入;
    可對點云進行粗差點剔除、均勻化抽稀、點云分割、水平面糾正等預處理
    可刪除指定高度點云、刪除距離掃描中心指定點云等功能;
    可通過點云制作全息影像;
    支持選點拼接、三面拼接、GPS+一個面拼接、GPS+二個面拼接、二維影像拼接、標靶球拼接等拼接方式,并支持選點GPS定向;
    支持點云兩點、多點量測、面積量測、高度量測和坡度量測;
    支持點云平面約束分類、TIN漸進加密分類和絕對高程分類法;
    支持點云體積計算、平整面計算;
    支持測圖功能,點云立面線提取、桿狀地物提取、單個面片擬合線、多個面片擬合線等功能,能結合CAD在線聯機測圖;
    支持DEM計算、等高線計算和水平剖分點云等功能;
    軟件支持批處理,可導出txt、las、dat等格式;
    支持自動化立面線提取,可導出2D、3D矢量圖(DXF格式);          
    專業用于三維激光掃描數據后處理;
    支持內置相機照片自動貼附點云,點云帶有RGB屬性;
    可自定義虛擬測站,任意選取另存點云;
    可進行點拼接(粗拼),根據空間假定模型的重合度自動精拼;
    支持基于點云生成漫游視頻;
    支持自動化斷面線制作;
    支持點云自動化拼接 ;            
    自定義虛擬掃描;
    支持橫截面制作與編輯;
    支持三維量測(面積、體積、距離)以及智能化標注;
    支持地理配準和自由選取測量參照點;
    支持點云平差、姿態互換;
    支持點云多樣化顯示。


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