當(dāng)前，我國(guó)正致力于建設(shè)智慧城市。三維激光掃描儀作為一種新的空間數(shù)據(jù)獲取手段，其在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用具有重要意義。

一、什么是智慧城市

智慧城市就是運(yùn)用信息和通信技術(shù)手段感測(cè)、分析、整合城市運(yùn)行核心系統(tǒng)的各項(xiàng)關(guān)鍵信息，從而對(duì)包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務(wù)、工商業(yè)活動(dòng)在內(nèi)的各種需求做出智能響應(yīng)。其實(shí)質(zhì)是利用先進(jìn)的信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)城市智慧式管理和運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，促進(jìn)城市的和諧、可持續(xù)成長(zhǎng)。

二、三維激光掃描儀與工作流程

1. 三維激光掃描儀是什么？

三維激光掃描技術(shù)是20世紀(jì)90年代中期隨著科技不斷發(fā)展而出現(xiàn)的一種高新技術(shù)，同時(shí)也是繼GPS空間定位系統(tǒng)之后的又一項(xiàng)測(cè)繪技術(shù)新突破。它突破了傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量方法，具有高效率、高精度的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。三維激光掃描技術(shù)能夠提供掃描物體表面的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，因此可以用于獲取高精度高分辨率的數(shù)字地形模型。

2. 三維激光掃描儀工作流程

三維激光掃描儀的作業(yè)流程可大致分為四個(gè)階段，即前期準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)加工、點(diǎn)云應(yīng)用。

前期準(zhǔn)備階段

該階段的主要工作就是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察情況來(lái)制定具體的工作計(jì)劃，包括設(shè)站數(shù)量、設(shè)站位置等，需要注意的是，應(yīng)當(dāng)在保證測(cè)量準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上，盡量減少設(shè)站數(shù)、縮短掃描時(shí)間、提高工作效率。

數(shù)據(jù)采集階段

此階段就是依照已經(jīng)確定的工作計(jì)劃來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，在采集數(shù)據(jù)的過(guò)程中，一旦發(fā)現(xiàn)不合理的地方，工作人員應(yīng)當(dāng)及時(shí)對(duì)掃描測(cè)站數(shù)量進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，并做好相關(guān)的記錄，從而保證后期數(shù)據(jù)處理工作的順利開(kāi)展。

數(shù)據(jù)處理階段

數(shù)據(jù)處理是整個(gè)流程中花費(fèi)時(shí)間最長(zhǎng)的階段。一般，數(shù)據(jù)處理包括點(diǎn)云拼接、去除噪聲、數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)等步驟，只有經(jīng)過(guò)這些復(fù)雜的處理過(guò)程，才能得到完整、高質(zhì)量、可用的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

點(diǎn)云應(yīng)用

點(diǎn)云包含了物體三維坐標(biāo)值、色彩信息的將被測(cè)物的相關(guān)數(shù)據(jù)，人們可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)進(jìn)行進(jìn)一步的加工處理，從而為三維建模、制作常規(guī)二維圖、場(chǎng)景虛擬等提供數(shù)據(jù)支持。

三、三維激光掃描技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的具體應(yīng)用

建筑物制圖

智慧城市建設(shè)中，對(duì)前期的建筑制圖具有較高的要求。而三維激光掃描儀的應(yīng)用能夠?yàn)榻ㄖ茍D提供精準(zhǔn)、可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，從而保證建筑制圖的科學(xué)性、合理性。

基于三維激光掃描點(diǎn)云繪制常規(guī)的平、立、剖面二維CAD圖，目前比較流行的方式有兩種：第一種方式是利用處理后的點(diǎn)云生成正射影像，再根據(jù)影像繪制成平面圖。這種方式與攝像測(cè)量極為相似，但是影像并沒(méi)有透視畸變的功能，因此，基于三維激光掃描儀繪制的平面圖的精度要優(yōu)于攝影測(cè)量；第二種方式是將拼合處理后的點(diǎn)云切成薄片，再將點(diǎn)云薄片導(dǎo)入CAD等軟件中，根據(jù)點(diǎn)云繪制。采用這種方式時(shí)，點(diǎn)云片密度的控制極為關(guān)鍵，理論上密度越大，精度越高。但是隨著數(shù)據(jù)量的增大，其對(duì)計(jì)算機(jī)的性能要求也就越來(lái)越高。

對(duì)比來(lái)看，兩者各自有各自的優(yōu)點(diǎn)與不足，一般情況下，前者適用于壁畫(huà)、彩繪等精細(xì)線劃圖的繪制，而后者更適合建筑的平、立、剖面等結(jié)構(gòu)性的線劃圖的繪制，并且還能較精準(zhǔn)地控制整體尺寸精度。

構(gòu)建數(shù)字實(shí)體模型

建數(shù)字三維模型能直觀地展現(xiàn)建筑風(fēng)貌，可用作效果展示，虛擬漫游等。智慧城市建設(shè)中會(huì)應(yīng)用到大量先進(jìn)的信息技術(shù)，例如建筑信息模型技術(shù)（BIM），而在應(yīng)用BIM模型對(duì)工程進(jìn)行管理時(shí)，就需要結(jié)合高效的測(cè)量手段來(lái)檢測(cè)施工質(zhì)量。

三維激光技術(shù)能夠?qū)⒛Ｐ秃凸こ态F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行有效鏈接，從而高效、完整地反映工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。通過(guò)對(duì)三維激光點(diǎn)云進(jìn)行抽稀、除噪，并導(dǎo)入專(zhuān)業(yè)軟件中，可直接對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行擬合建模，形成高精度、多種分辨率的三維模型，并可轉(zhuǎn)換為BIM模型，進(jìn)而與設(shè)計(jì)模型進(jìn)行精度對(duì)比。

實(shí)景監(jiān)測(cè)

智慧城市建設(shè)的目標(biāo)就是利用先進(jìn)的信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)城市智慧式管理和運(yùn)行，從而為人們提供良好的生活環(huán)境。因此，城市中各項(xiàng)活動(dòng)的有效監(jiān)控就顯得尤為重要。而三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用就擴(kuò)展到城市環(huán)境監(jiān)測(cè)、地表資源獲取、城市建設(shè)規(guī)劃等各個(gè)領(lǐng)域，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)城市信息化的高度把控。基于三維激光掃描儀高精度、高密度的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，能夠計(jì)算路面橫向凹凸偏差值，從而快速便捷地檢測(cè)道路平整度；公路養(yǎng)護(hù)的重要工作之一就是公路病害監(jiān)測(cè)。而三維激光掃描儀可通過(guò)歷史點(diǎn)云實(shí)景數(shù)據(jù)的對(duì)比，快速識(shí)別公路坑道等病害，進(jìn)而能夠提高公路病害監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、安全性；利用基于三維激光掃描儀的三維激光實(shí)景技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)城市綠化信息的可視化管理。通過(guò)數(shù)字園林信息業(yè)務(wù)管理平臺(tái)，用戶(hù)可以借助于二維地圖或?qū)傩躁P(guān)鍵詞等對(duì)園林進(jìn)行定位，并通過(guò)移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)外業(yè)實(shí)地采集的園林實(shí)景影像，實(shí)現(xiàn)對(duì)園林實(shí)景、樹(shù)木類(lèi)別、年限、數(shù)目等信息的可視化管理。

總而言之，智慧城市的建設(shè)在國(guó)內(nèi)外許多地區(qū)已經(jīng)展開(kāi)，并取得了一系列成果。智慧城市的建設(shè)需要我們加大對(duì)新型技術(shù)的應(yīng)用，依靠先進(jìn)的技術(shù)解決以往工作中存在的問(wèn)題。三維數(shù)字化技術(shù)解決了城市在建設(shè)過(guò)程中對(duì)大量數(shù)據(jù)相關(guān)細(xì)節(jié)信息的應(yīng)用，促進(jìn)了在建設(shè)智慧城市過(guò)程中內(nèi)部信息化、智能化的實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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