飞马手持SLAM2000助力房产测绘

项目背景
随着社会经济的发展,国家正在大力度推进城镇建筑的更新改造,扶持保障性安居工程,支持城镇老旧小区改造和棚户区配套基础设施建设。工程的设计和预算需要建筑物的平面图,对于老旧的建筑,竣工图常已丢失或者没有,快速准确地绘制建筑平面图成为目前急需解决的问题。
本次项为某学校废弃训练场,私搭乱建严重,建筑年限长,形态较为复杂,房屋多、间距窄、部件多、通视差。若采用传统的测量仪器如全站仪、手持测距仪等设备需采集大量的尺寸数据,效率较低。项目工期紧,外业环境温度高,对外业工作人员是很大的挑战。对此我司给出以下解决方案:

现场照片
作业流程
我司采用飞马手持SLAM2000三维激光扫描仪进行外业数据采集,快速、全面、精确地生产了点云数据,为客户快速准确地提供了建筑平面图。飞马SLAM2000,360°水平旋转云台结合激光传感器的360°×59°视场角,可形成全景式激光视场角度。结合SLAM算法,可在无光照、无GPS条件下获取周围环境高精度、全要素的三维点云。方案的作业流程如下:

作业流程图
作业准备
硬件:飞马SLAM2000、测距仪、卷尺、RTK;
软件:飞马无人机管家数字绿土Lidar 360、CAD;
规划路线:踏勘测区,规划扫描路线,绘制扫描路线图。(规划路线原则如下:根据建筑分布及地形走势规划扫描线路,满足外墙、窗户、细部扫描的精度和完整度。室内扫描时,每个房间逐一扫描不要跳跃。对于标准层,只需扫描一层。)

设备照片

数据采集

扫描过程中要尽量避开移动中的行人和车辆,因为SLAM算法依赖环境的有效特征来重建三维点云,移动的物体不是有效特征,会影响SLAM 算法的精度,产生多余的干扰点云数据。进入每个房间时需要缓慢地移动,同时设备不要距离墙壁太近,使房间内外的点云有足够多的特征点进行匹配拼接。

采集数据

内业处理

使用三维激光配套的后处理软件无人机管家进行数据处理,可以将采集到的原始数据进行点云解算、去噪和导出LAS数据等操作,得到项目采集的点云数据、全景数据、轨迹数据等,如图所示。
点云解算

解算后得到通用格式(.las)的点云数据文件导入LiDAR360 软件,利用盒切割,刨面切割对房屋进行绘制内部平面图。按相应位置进行刨面切割,切片厚度宜调整为0.2 m 左右,然后再切换至俯视图,即可得到清晰的建筑物墙体切片数据。这时可量取墙体之间的点云尺寸数据,分层逐户进行实量,与手持测距仪和皮尺测量尺寸进行精度比对。

建筑平面图

解决方案优势
相较于传统测量,基于手持SLAM技术的解决方案具有速度快、精度高、内容全等优势,具体为以下几方面:
(1)采集速度快、精度高、适用范围广
三维激光扫描技术外业采集的效率是传统技术的5倍,可在黑暗的室内环境下作业,可量测人无法到达的建筑外立面,扫描点云精度可达3CM。
(2)可看即可测,提高绘图效率和准确率
传统技术绘图根据草图和记忆,然而建筑物平、立面形状复杂,容易错漏。三维激光扫描技术同时配有全景影像且可以与点云同步,做到可看即可测,实时参考全景影像,大大减少了错绘、漏绘,提高了绘图准确率。同时其它内业人员可绘图,摆脱了传统“谁外业、谁绘图”的原则。
(3)大大降低补测工作量
建筑改造勘察设计阶段需测量的要素较多,采用传统技术测量容易遗漏,设计方也可能临时增加要素。三维激光扫描技术为全要素采集,可直接内业补绘,无需再次外业补测,降低了补测的工作量。
(4)成果内容丰富,利用扩展性强
传统技术的成果只有平、立面图,形式单一,利用扩展性不强。三维激光扫描技术在生产过程中,有点云有全景,可用于其它工作,如全景可固化征拆范围。
SLAM更多应用场景
(1)应急应用
地震倒塌点云
(2)室内设计

矢量提取构建模型
(3)古建筑保护

寺庙静态采集

(4) 逆向工程

扫描实物逆向建模
(5)立面测量
立面测量
(6) 林业调查
林业调查
(7)地下空间
人防工程\地下走廊
(8)溶洞、巷道

溶洞\巷道
(9)不规则实体量测

不规则物体计算体积
(10)方量计算

快速进行方量计算

 

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