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摘要：传统的竣工测量方法存在诸多局限性，不能满足信息社会对产品精细高效的需求。 本文利用三维激光扫描技术速度快、精度高、覆盖面广的特点，将其应用扩展到竣工测量的野外采集工作流程、室内数据处理方法、原样的制作方法等方面。 - 建筑平面图、立面图和地形图。 数据准确性和效率的研究和统计分析。 结果表明，采用三维激光扫描技术可以满足竣工测量的测绘要求，有效节省人力和时间成本，大大提高工作效率和结果精度，提供了一种新的可行的技术手段和生产模式。用于竣工测绘。

介绍

竣工测绘是建设项目的最后环节，是评价和检查项目是否按图施工的基本依据，可以有效防止违章建筑的产生[1]。 传统的竣工测量项目主要采用全站仪测绘方式，存在受作业环境影响大、数据采集效率低、工作强度大、时间和人员投入大等局限性。 因此，如何快速高效地采集现场数据，绘制出精度更高的竣工成果图成为当前的研究热点[2-5]。

三维激光扫描技术是一种高速激光扫描测量方法，能够大面积、高分辨率快速获取被测物体表面的空间点信息，具有非接触、自动化等优点、高效率、高精度、全覆盖。 其中，站式三维激光扫描仪工作时处于固定位置，扫描精度高，在测绘领域具有广阔的应用前景[6-9]。

针对传统竣工测量方法的局限性，本文采用RTC360站三维激光扫描设备进行现场数据采集，通过视觉跟踪和智能拼接技术实时预拼接，获得竣工所需的点云数据测量。 数据拼接、坐标转换、点云去噪后，进行格式转换，利用清华汕尾地理信息工作站基础平台（EPS三维测量）和AutoCAD绘图工具绘制竣工平面图、高程图、地形图。 点云数据精度和运行效率的统计分析。 研究表明，采用三维激光扫描技术进行竣工测绘，可以满足竣工测量的测绘要求，有效减轻外业测量工作量，提高工作效率和结果准确性。

1 设备介绍

在本文中，Leica RTC360 3D 激光扫描仪用于数据采集。

1.1 核心技术

RTC360 3D激光扫描设备集实景复制、视觉追踪、智能拼接三大技术于一体。 它集成了RTC360超高速3D激光扫描仪、Cyclone Field 360场控软件、Cyclone Register 360智能拼接软件。 便携、简单、智能、高效。 等特征[10-11]，如图1所示。

图 1 Leica RTC360 3D 激光扫描仪

(1)实景复制技术。 扫描仪内置3颗高像素、高动态范围成像相机，成像质量高，能真实还原场景细节，全景照片采集速度快，不受环境影响光源，可满足不同场景的照片采集。

(2)视觉跟踪技术。 内置五个摄像头和一个惯性测量单元，实时计算两个连续站点之间的相对位置，实现点云的精确拼接。 整个过程无需人工干预，操作全自动，简单高效。

(3)智能拼接技术。 结合Cyclone Field 360实时预拼接与Cyclone Register 360点云拼接技术，实现全自动拼接，提高点云拼接速度和精度，简化办公室数据处理流程，提高工作效率。

1.2 技术参数

Leica RTC360扫描仪的相关技术参数如表1所示。

表一技术参数

1.3 应用于竣工测量的优势

(1)设备体积小、重量轻，兼具机动性和便携性，工作量小。

(2)操作简单直观，运行效率高，数据准确性高。 自动找平和自动配准技术，不仅减少了建站时间，还提高了点云配准的可靠​​性，减少了人工配准的时间和错误，大大避免了返工。

(3) 同时获取三维点云和全景图像数据，全面展示建筑结构的表面特征信息。 为行业内部制图和质检提供丰富的空间和属性信息； 实现已完成数据的数字化、可持续保留，为后期扩展应用提供数据支持。

2 技术路线

完成的测绘三维扫描一体化技术方案总体工作流程主要包括数据采集、数据处理、结果生成、精度验证与效率统计、结果提交，如图2所示。现场勘察后，准备工作进行了仪器准备、完井数据、一级控制数据检索等，并设置控制点，利用站式三维激光扫描设备进行现场数据采集和实时预拼接； 对得到的点云数据进行拼接、坐标转换、点云去噪处理； 使用绘图软件绘制竣工平面图、立面图、竣工地形图，质量检验合格后提交。

3 数据采集

3.1 现场勘察

扫描作业前，做好仪器准备、完井资料、一级控制资料接入等前期工作。 在数据采集过程中，为了兼顾测绘精度和扫描效率，需要在保证扫描和点云无死角的情况下，以尽可能少的站点获取扫描对象信息站之间的重叠。 此外，由于扫描站点的增加和位置的分布，误差可能会累积，影响配准精度和最终结果的准确性。 因此，需要提前进行现场勘察，了解扫描对象及其周边环境，设计最佳扫描路线和场地分布，减少扫描盲点，尽量避免事后勘察工作。

3.2 数据收集

扫描作业前，需要提前进行控制测量，即目标布置和关键点测量，以便后续进行绝对坐标配准。 现场作业时开启扫描仪的视觉跟踪功能，实时预拼接，为后续不同工位间的点云数据拼接和校验提供依据。 根据设计路线和规划站点，完成所有站点云的扫描和自动拼接[12]。

其中，操作过程应注意：

(1)扫描设备架设时，应选择稳定牢固的地面，远离车辆和人群，避免地面震动较大的区域。

图2 技术路线

(2)相邻车站之间应相互沟通，保证30%以上的公共区域。 对于相对复杂或遮挡严重的区域，可适当增加站点数量以保证数据的完整性。 但站密度不宜过大，否则会大大增加数据采集和处理的工作量。

(3)点云分辨率应根据项目要求和扫描对象的复杂程度合理设置。 避免因分辨率低导致扫描对象特征丢失，导致精度下降，同时避免因点密度过大而增加点云数据量和办公处理时间云。

扫描路线应尽可能多地形成闭环，以保证相对位置准确，提高整体拼接精度。

4 数据处理

4.1 点云拼接

利用Cyclone Register 360软件[13]，将野外采集的各测站原始点云数据拼接成完整的点云。 由于在数据采集过程中已经对各站点云进行了基于视觉跟踪技术的预拼接，大部分点云数据在数据导入后就已经进行了配准拼接。 导入的点云以点群的形式显示，根据精度显示为红色、黄色或绿色。 检查预拼接点群的对齐状态，对误差超过允许偏差的点群采用同名点或视觉拼接的方式进行拼接，当精度满足要求时生成完整的闭合点云群。

4.2 坐标变换

通过“应用控制点”功能提取目标点的三维坐标，将拼接后的整体点云配准到绝对坐标系中[14]。 并生成配准报告，发布点云结果，输出*.las格式的标准点云数据，如图3所示。

图3 点云拼接与坐标变换

4.3 点云去噪

在扫描过程中，由于传感器本身、环境变化、被测物体表面光滑度等多种因素的影响，原始点云中难免会出现一些干扰点或错误点。 因此，需要对获取的点云数据进行去噪，删除冗余点云，节省存储空间，消除干扰数据，提高后续结果的效率和准确性[15]。 在Autodesk ReCap软件中，通过人机交互的方式，利用limit工具对范围进行约束，通过手动选框完成精细点云去噪，如图4所示。

图4 点云去噪效果

5 结果的产生

5.1 平面图

使用Autodesk ReCap软件将去噪后的整体点云数据转化为格式，将*.las格式数据转化为*.rcp格式点云数据，为绘制竣工图提供基础数据。

通过AutoCAD绘图软件建立统一模板，利用CloudWorx插件对点云数据进行切片和旋转。 根据竣工测量的相关要求，绘制竣工图并标注相关信息。 并在审核通过后提交最终结果。

5.2立面图

绘制竣工高程需要使用清华汕尾EPS 3D Survey三维测绘软件将*.las数据转换成*.pcd格式数据。 经过点云切片、画框生成、点云切片测量等，绘制完成的高程，检验合格后提供最终结果。

5.3 地形测绘

选择比例尺后，将转换后的点云数据以*.pcd格式加载到清华汕尾EPS三维测量软件中。 根据要求设置点云着色方式，根据竣工测量要求提取绘制点、线、面等基础对象，生成等高线，提取高程点，绘制竣工图地形图。

地形图绘制完成后，进行数据质量检查，包括空间数据逻辑检查、自相交检查、重叠对象检查、等高线和高程点检查等，测试合格后输出竣工地形图，如图5所示。

图5 完工地形图

6 精度分析

与全站仪测量数据进行统计比对分析后，采用全站仪和扫描仪同时运行，采用相同精度的控制点，通过双极坐标法系列测量和水准测量。 由表2和表3可以看出，Leica RTC360三维激光扫描仪在同一点测得的点平面差误差为1.4 cm，单边差误差为1.0 cm，误差为高差为2.0厘米。 成果满足竣工勘察的相关规范要求。

表2 扫描仪和全站仪坐标精度统计单位：米

表3 地物点与高程点精度统计单位：米

7 效率统计

根据一个实际项目的数据统计分析，利用3D激光扫描技术进行测绘，整体效率可以达到传统全站仪测量的两倍左右全站仪大比例尺地形测量使用仪器，尤其是野外作业仅为全站仪的20%测量，有效地将大量野外工作转化为内部处理，减少了天气、环境复杂性等因素对测量工作的制约。 其中，由于点云数据更加详细全面，外业数据处理时间略长于全站仪，但未来随着软硬件性能的提升，处理时间将进一步缩短； 同时，基于高精度、全覆盖的点云数据，使内部制图和质检工作能够充分利用点云记录的丰富空间和属性信息，提高效率。 详细比较如表 4 所示。

表 4 效率统计

8 结论

针对竣工测绘领域的实际工程问题和测量方法的局限性，采用三维激光扫描技术获取点云数据，通过拼接、坐标变换绘制出多种竣工结果和去噪，从而减少工作量。 所需的人员和时间成本大大提高了工作效率和结果的可靠性，为3D扫描技术在竣工测绘中的应用提供了科学的理论指导和可靠的技术支持。 因此，随着3D激光扫描设备和软硬件性能的提高，3D扫描集成技术在竣工测绘中逐渐取代传统的高成本低效率的测量方法，提供了一种新的可行的技术手段和生产方式。用于工程竣工测绘。 模型。

参考

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[2] 曹广东全站仪大比例尺地形测量使用仪器，韩帅． 无人机倾斜摄影与激光扫描在竣工测量中的应用[J]. 北京测绘, 2022,36(1):90-96.

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[4] 熊建飞, 王飞, 林宇辉, 等. 车载三维激光扫描技术在道路完工测量中的应用[J]. 河南科学技术, 2022, 41(1): 29-32.

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[6] 丁戈，陈燕华，闫立双，等． 三维激光扫描用于隧道变形检测的可行性研究[J]． 城市调查，2022（1）：127-130。

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[13] 罗涵, 宋丹妮, 程明月． 三维激光扫描点云拼接技术研究[J]． 工程测量, 2018,46(8):57-60.

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[15] 苗志修，刘智，赵友兵． Leica RTC360 三维激光扫描仪在隧道断面采集中的应用[J]. 科技创新与应用, 2022,12(4):8-11,15.

引文格式：曹宁，米彤，于谦，等。 竣工测绘三维扫描一体化技术方案分析[J]． 北京测绘, 2023,37(1):055-060.

基金项目：北京市杰出青年科学家计划（JJWZYJH01201910003010）

作者简介： 曹宁（1994—），女，北京人，硕士，从事工程测量工作。

邮箱：18210122030@163.com