三维实景建模在建筑测绘中的运用

三维实景建模在建筑测绘中的运用

邓慧 1 周晓楠 2

1 大连富兰德测绘有限公司 辽宁大连 116000

2大连富兰德测绘有限公司 辽宁大连 116000

摘要：本文主要就三维实景建模在建筑测绘中的运用展开了相关的分析与研究，首先对建筑测绘情况进行了介绍，而后针对三维实景建模的产生、流程与运用进行了描述。最后希望借助于本次研究的分析与讨论，能够为三维实景建模在建筑测绘中的运用提供一些可参考的内容。

关键词：建筑测绘、三维建模、无人机、扫描仪

一、建筑测绘概况

建筑测绘包括测量与绘图，是由实地实物的尺寸数据的观测量取和根据测量数据与草图进行处理、整饰最终绘制出完备的测绘图纸两个部分的工作内容组成，分别对应室外作业和室内作业两个工作阶段。

建筑测绘的原则就是忠实记录测绘对象的现存状态。一方面，对损坏状况的真实记录是进行下一阶段保护措施的依据；另一方面，真实记录对建筑物的安全存在没有重大影响的变形及损坏、如缺失的构件、木构件上的裂缝、模糊的图案、褪色的彩画等等，可以传达出古建筑的历史感和时间感。不要依据主观的判断和想象去补足缺失的、模糊的、或变形的。

1、测绘内容

（1）总平面现状测绘图

总平面现状测绘图应绘制建筑轮廓、周边建筑或构筑物、道路、广场、水域、山体、绿化的环境信息，且应完整覆盖历史环境要素。

应标注建筑总尺寸，建筑与相邻建筑物、构筑物的距离；总平面现状测绘图上还要体现场地标高与建筑物、构筑物的标高，平屋面建筑应标注天面，女儿墙的标高，坡屋面建筑宜标注屋脊、檐口下沿的标高；还应标注建筑名称、出入口位置、层数、建筑高度、周边建筑的层高、周边道路、广场名称等信息。

（2）平面现状测绘图

平面现状测绘图包含各层平面、屋顶平面和仰视平面。平面现状测绘图的绘制内容包括室内结构构件和非结构构件，完整表达空间布局；应反映周边环境、出入口、围墙、院落、天井、门窗、古井等要素。

（3）立面现状测绘图

立面现状测绘图应包含所有可视立面，应表达立面整体轮廓、构件轮廓和细节、立面所有材质。

（4）剖面现状绘制

剖面现状测绘图应全面表达建筑的空间关系；应表达典型或具有重要历史、艺术价值的室内布置，应完整绘制和标准剖面材质做法。

2、现场测量

对测绘对象进行全面勘察后，确定总体测绘内容、每个具体的测绘对象和具体的测绘内容，以及工作进度与安排。即绘制现场草图，实施测量，测量草图的整理和正式测图的绘制。传统的测量所需的测量工具一般有卷尺、激光测距仪、全站仪，测量辅助工具有指北针、垂球、架木梯子等，工具繁多操作繁琐。尤其当遇到古建筑维修时，传统测绘需要搭“满堂架”，需要作业人员登高作业，量取建筑物的尺寸及构件尺寸，作业极其不便、不安全，且由于作业工具需要与相关构件直接接触，容易对精细构件产生不可逆的伤害。随着时代变迁，测绘技术也逐渐由靠人工内外业采集的传统测绘，发展到今天的使用卫星导航定位、无人机、互联网或物联网、大数据等先进技术手段的智能化测绘。智能化测绘业务提出了新的需求：利用无人机、倾斜摄影、三维激光扫描等新技术，快速高效地获取实体表面模型数据；基于倾斜摄影模型进行全息DLG数据的采集，可以为测绘者展示一个更加直观、立体、全方位的可量测的三维空间模型，为建筑测绘提供更便捷、准确的数据采集方式。提升智能化测绘、智慧城市等应用服务能力。

二、三维实景建模技术介绍

现代建筑通常需要规划、设计、施工、竣工四个过程。而一些建筑因为建造年代久远，设计及施工图纸缺失。尤其是古建筑，经历着数十载的风雨洗礼，承载着历史的印记，象征着一个时期的精神文明。对古建筑的修缮和维护具有重要的时代意义。修缮和维护离不开建筑图纸，建筑测绘工作便应运而生。

建筑测绘主要有6个步骤：1.观察对象2.勾勒草图3.实测对象4.记录数据5.分析整理6.绘制成图

在这些主要步骤中，难度最大的就是实测对象。因为建筑测绘的工作对象多数的是年久失修的建筑物。内部结构以及安全维护等部位受到不同程度的侵害与损坏。作业人员需要攀爬至危险位置处才能采集到建筑测绘所需的参数。工作效率低,工作量大,且由于攀爬困难、建筑物失修，对作业人员造成很大的安全隐患。

但是通过构建三维空间模型,从而提取建筑物特征参数,为建筑物数据分析提供数据支撑。无人机倾斜摄影测量技术是以无人机为飞行平台搭载传感器设备,来获取地面信息的遥感方式。其具有机动性强、获取数据快和数据精度高的特点,结合三维空间数据处理、建模和应用分析技术方法,能够安全、高效、高精度的完成建筑物测量工作,是在建筑测绘传统作业方式之上的重大突破。

因此通过无人机倾斜摄影测量技术构建三维模型在建筑测绘的应用上具有明显优势:（1）可以克服恶劣作业环境对传统的外业作业方式的限制; （2）可以极大提高建筑测绘工作的效率和精度,可以对任意部位进行空间尺寸的测量。（3）技术输出成果的表现方式也较为多样,可以满足应用与科研等多层次不同目的的工作需要（4）工作人员不需要攀爬作业，风险小,工作方式实现从外业到内业的工作转化。

三、三维实景建模技术工作流程

技术流程可分为数据获取和实景三维建模两个部分。无人机倾斜摄影是集航空技术、材料科学、导航定位技术、测绘技术、微电子技术、自动化控制技术、计算机图像处理技术等于一体的新型摄影测量技术。同时从一个垂直、多个倾斜视角不仅可以获取地表地物顶部信息，还能获取立面详细的轮廓和纹理信息。采用处理软件软件进行模型空三加密及三维建模,整个建模过程人工干预量少。具体步骤包括: 空三测量、几何处理、三角网构建、自动赋纹理等。再利用三维激光扫描仪对室内数据进行扫描，获取室内三维实景影像。主要作业流程有点云数据采集、滤波、建筑物的提取、轮廓线规则化几个步骤。利用无人机倾斜摄影测量以及三维激光扫描仪采集得到的数据,建立了全方位的三维模型，并同时能够获得大量高分辨率的影像图片及正射影像图等成果。

四、基于三维实景模型的绘图

特征点采集及绘图。三维模型多方位的还原了建筑特点。在Acute3D Viewer软件中打开模型，通过量取的功能量取绘图所需的必要尺寸，绘制建筑的各立面图。再根据各立面图确定建筑的平面图纸的外围，三维激光扫描对建筑的室内及梁架结构进行扫描，可以形成较为清晰的建筑平面、剖面点云映射图，进而可以进行尺寸测量。

五、结束语

21世纪初是实现地图生产为主向，地理信息服务为主的转变阶段，即向信息化测绘发展的阶段。它具有数据获取实时化，数据处理自动化、信息服务网络化、信息应用社会化等特征。在这样的形式下，三维测绘技术正向高科技和数字化方向发展，其中“3S”技术是现代三维测绘技术的代表。三维测绘技术已经成为测绘技术的核心技术，需要不断的更新和发展才能满足社会日新月异高速发展的需要。

参考文献：

[1] 马伶 孟猛 三维实景建模在地质灾害预警中的运用[J].工程管理前沿，2020（19）:443