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摘要：三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，是测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命。它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势.三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。
关键词：异形幕墙；三维激光扫描；施工工艺
三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，是测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命。它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势.三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。
三维激光扫描技术是上世纪九十年代中期开始出现的一项高新技术，是继GPS空间定位系统之后又一项测绘技术新突破。它通过高速激光扫描测量的方法，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据。可以快速、大量的采集空间点位信息，为快速建立物体的三维影像模型提供了一种全新的技术手段。由于其具有快速性，不接触性，穿透性，实时、动态、主动性，高密度、高精度，数字化、自动化等特性，其应用推广很有可能会像GPS一样引起测量技术的又一次革命。本文以2014青岛世界园艺博览会植物馆工程为例，阐述了异形幕墙三维激光扫描下料技术主要施工工艺，并提出了切实可行的质量控制措施，在施工中进行了应用。
1、工程概况
2014青岛世界园艺博览会植物馆工程位于青岛市李沧区天水路以北，百果山森林公园内，占地面积2.44公顷，工程总造价约2.93亿。
本工程总建筑面积22749m2，其中地上13522㎡，地下9227㎡，是全亚洲最大的钢结构植物馆之一。
建筑结构类型及层数：地上一层为钢结构，地下一层为混凝土结构；其中A馆为暖温带植物展区，B馆为竹艺展区，C馆为温带植物展区，D馆为海洋展区，是世界上唯一一座把海洋展区建在山区的建筑物。
植物馆围护构造为幕墙，总计板数约12000块，均为三角形。
幕墙表面积约 32000 平 方米，共分 为 A、B、C、D 四个场馆，每个场馆划分为一个独立区域.
2 施工方法
2.1 数据获取
2.1.1现场踏勘
对扫描目标物进行现场堪踏，确定扫描路线，扫描的测站数，测站位置，标靶数，标靶位置。青岛世园会会馆分为A、B、C、D四个馆，由于规模较大，形状复杂，并且四馆之间的空间狭窄，根据设计图纸及现场踏勘结果共设扫描11站：东面4站，南面2站，西面4站，北面1站，标靶贴于建筑物的墙上，并保证相邻站之间的扫描范围内有3-5个公共标靶。
2.1.2控制点布设
布设主要包括控制点的设计，首先我们对所要扫描的建筑物进行现场踏勘，根据建筑物的形状、大小、所处的位置以及本次方案的需要，确定对青岛世园会会馆的控制测量设置10个控制点。
2.1.3控制点及标靶坐标测量
此次控制网的布设采用独立的场地城市坐标系，北方向为零方向。具体步骤是：使用全站仪进行控制点和标靶的平面坐标测量，高程根据三角高程原理用全站仪施测。并对所测数据进行检核，计算得到控制点和标靶的三维坐标。
2.1.4建筑物扫描
在测站上架设三维激光扫描仪，对中整平好扫描仪之后，将扫描仪和笔记本通过COM口进行连接，打开扫描仪电源，扫描仪随后进行自检，自检结束后各项准备工作也就结束了。然后打开天宝扫描仪的配套软件Realworks Survey，建立数据库，设置好IP之后，将笔记本和扫描仪连接建立通讯，设置采样间隔、距离等参数，通过自检后的零方向在软件操作区框选出所要扫描区域的大概位置，减少噪音的干扰和扫描时间，然后通过电脑自动获得目标物和标靶的采样点点云图。
2.2数据预处理
对点云数据的预处理，一般情况下是对原始数据进行加工，检查点云数据的一致性和数据的完整性，平滑掉点云数据中的噪声数据，填补齐缺失的部分点云，清除其中的杂质点云数据。
2.2.1去除噪声
噪声点主要是指外界环境中像移动中的车辆、路上行人及树木等对被扫描目标的遮掩或阻挡；还有被测目标表面质量本身反射特性的不均匀导致我们最终获取的扫描点云数据中包含不稳定点或错误点的情况。我们对于比较明显的噪声点（如散乱点和异常点）的判别一般常采用肉眼判定然后直接删除。另外还可以根据物体的高度与其中一个参照的高度值进行比较，把那些超过这个高度的数据当做其他类型的数据进行删除，这种方法的原因对于激光扫描仪来说它的高度是一个已知且不变的高度，对于激光扫描仪姿态参数是已知确定的，这时我们就可以由已知信息确定姿态参数对原始数据进行坐标计算，从而得到这个高度值。
2.2.2坐标纠正
坐标纠正也叫点云拼接，有两种方法，即采用标靶纠正和采用点云纠正。前一种适用的条件是相邻两个测站之间至少有3 个公共标靶点，利用公共标靶作为约束条件进行拼接。后一种方式是两测站之间公共标靶数少于3 个或无标靶，采用同名点进行拼接，这种方式误差较大。要将点云数据转为测量坐标系坐标，还需导入3 个以上标靶的测量坐标，把仪器坐标系下的标靶坐标纠正成测量坐标，这样所有的点云数据转换为测量坐标系坐标即场地城市坐标系坐标。本次方案对精度要求较高，采用标靶纠正的方法进行纠正。
2.2.3点云滤波
噪声点的产生有多方面的原因，主要的可以分为三类：第一类是由于扫描系统本身的因素引起的误差，如三维激光扫描仪的扫描分辨率、仪器受到震动及测距精度等；第二类是由于被测景观表面粗糙度、波纹、表面材质等因素产生的误差；第三类是指在扫描的过程中因为一些偶然的因素被扫描进去成为点云数据的一部分，如建筑物前的车辆、路过的行人、树木等，这类物体产生的数据就是错误的数据，应该过滤掉或者删除。
点云滤波就是将通过去噪后还隐含于点云数据中的噪声进行的平滑处理，降低或者消除噪声对后续建模质量的影响。我们可以根据噪声产生的不同原因，采取去相应的应对方法去解决这个问题，这样就可以有效的消除噪声。如第一种噪声，是由于它属于一种系统固有的噪声，要过滤此类噪声可以使用对扫描参数进行调整或进行平滑处理或滤波处理等方法；第二类噪声，则需要调整扫描仪和扫描景观之间的距离和增强被扫描景观的反射率来解决；第三类噪声一般用人工交互的办法解决，比如设置设置合适的阈值或者手动删除。
2.2.4三维模型建立
采用三维激光扫描仪扫描目标物，其中最终产品之一是建立目标物的三维模型，并可在模型上提取断面图，进行量测，网上发布等一系列操作，本方案三维模型在三维激光扫描仪配套软件Realworks Survey下构建。
2.3数据抽取
三维激光点云数据量大导致后期处理困难，根据建模精度要求，对点云数据进行
重采样。在进行重采样处理过程中，数据将因平均而降低。本次拟采用2*2对原始数据进行抽稀，将大大减小数据冗余度，且保证了数据的完整性，并且能够满足建模数据量的要求。
2.4数据导出
将点云数据导出，直接输出到CAD中进行建模。
2.5玻璃加工
统计好数据报玻璃加工厂，加工。
3 小结
本文通过工程实例，介绍了异形幕墙三维激光扫描下料技术施工工艺。通过各项控制措施在双山村安置房工程中的实际应用，提高了异形幕墙玻璃加工精度，也确保了结构的结构性能和观感质量，取得了较好的经济和社会效益。GBF蜂巢芯密肋楼盖技术属于新技术应用，方方面面还需要进行改进，我们要不断总结完善管理体制，提高自身的管理及技术水平，采取有针对性的技术措施，力争将工程做到更加完美。
参考文献：
[1]花向红，马力广。地面三维激光扫描测量技术研究 武汉 武汉大学 2005
[2]Hua Xiang-Hong，Ma Guang-Li Terrestrial 3D laser scanning measurement technology of Wuhan University，Wuhan 2005
关键词：异形幕墙；三维激光扫描；施工工艺
三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，是测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命。它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势.三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。
三维激光扫描技术是上世纪九十年代中期开始出现的一项高新技术，是继GPS空间定位系统之后又一项测绘技术新突破。它通过高速激光扫描测量的方法，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据。可以快速、大量的采集空间点位信息，为快速建立物体的三维影像模型提供了一种全新的技术手段。由于其具有快速性，不接触性，穿透性，实时、动态、主动性，高密度、高精度，数字化、自动化等特性，其应用推广很有可能会像GPS一样引起测量技术的又一次革命。本文以2014青岛世界园艺博览会植物馆工程为例，阐述了异形幕墙三维激光扫描下料技术主要施工工艺，并提出了切实可行的质量控制措施，在施工中进行了应用。
1、工程概况
2014青岛世界园艺博览会植物馆工程位于青岛市李沧区天水路以北，百果山森林公园内，占地面积2.44公顷，工程总造价约2.93亿。
本工程总建筑面积22749m2，其中地上13522㎡，地下9227㎡，是全亚洲最大的钢结构植物馆之一。
建筑结构类型及层数：地上一层为钢结构，地下一层为混凝土结构；其中A馆为暖温带植物展区，B馆为竹艺展区，C馆为温带植物展区，D馆为海洋展区，是世界上唯一一座把海洋展区建在山区的建筑物。
植物馆围护构造为幕墙，总计板数约12000块，均为三角形。
幕墙表面积约 32000 平 方米，共分 为 A、B、C、D 四个场馆，每个场馆划分为一个独立区域.
2 施工方法
2.1 数据获取
2.1.1现场踏勘
对扫描目标物进行现场堪踏，确定扫描路线，扫描的测站数，测站位置，标靶数，标靶位置。青岛世园会会馆分为A、B、C、D四个馆，由于规模较大，形状复杂，并且四馆之间的空间狭窄，根据设计图纸及现场踏勘结果共设扫描11站：东面4站，南面2站，西面4站，北面1站，标靶贴于建筑物的墙上，并保证相邻站之间的扫描范围内有3-5个公共标靶。
2.1.2控制点布设
布设主要包括控制点的设计，首先我们对所要扫描的建筑物进行现场踏勘，根据建筑物的形状、大小、所处的位置以及本次方案的需要，确定对青岛世园会会馆的控制测量设置10个控制点。
2.1.3控制点及标靶坐标测量
此次控制网的布设采用独立的场地城市坐标系，北方向为零方向。具体步骤是：使用全站仪进行控制点和标靶的平面坐标测量，高程根据三角高程原理用全站仪施测。并对所测数据进行检核，计算得到控制点和标靶的三维坐标。
2.1.4建筑物扫描
在测站上架设三维激光扫描仪，对中整平好扫描仪之后，将扫描仪和笔记本通过COM口进行连接，打开扫描仪电源，扫描仪随后进行自检，自检结束后各项准备工作也就结束了。然后打开天宝扫描仪的配套软件Realworks Survey，建立数据库，设置好IP之后，将笔记本和扫描仪连接建立通讯，设置采样间隔、距离等参数，通过自检后的零方向在软件操作区框选出所要扫描区域的大概位置，减少噪音的干扰和扫描时间，然后通过电脑自动获得目标物和标靶的采样点点云图。
2.2数据预处理
对点云数据的预处理，一般情况下是对原始数据进行加工，检查点云数据的一致性和数据的完整性，平滑掉点云数据中的噪声数据，填补齐缺失的部分点云，清除其中的杂质点云数据。
2.2.1去除噪声
噪声点主要是指外界环境中像移动中的车辆、路上行人及树木等对被扫描目标的遮掩或阻挡；还有被测目标表面质量本身反射特性的不均匀导致我们最终获取的扫描点云数据中包含不稳定点或错误点的情况。我们对于比较明显的噪声点（如散乱点和异常点）的判别一般常采用肉眼判定然后直接删除。另外还可以根据物体的高度与其中一个参照的高度值进行比较，把那些超过这个高度的数据当做其他类型的数据进行删除，这种方法的原因对于激光扫描仪来说它的高度是一个已知且不变的高度，对于激光扫描仪姿态参数是已知确定的，这时我们就可以由已知信息确定姿态参数对原始数据进行坐标计算，从而得到这个高度值。
2.2.2坐标纠正
坐标纠正也叫点云拼接，有两种方法，即采用标靶纠正和采用点云纠正。前一种适用的条件是相邻两个测站之间至少有3 个公共标靶点，利用公共标靶作为约束条件进行拼接。后一种方式是两测站之间公共标靶数少于3 个或无标靶，采用同名点进行拼接，这种方式误差较大。要将点云数据转为测量坐标系坐标，还需导入3 个以上标靶的测量坐标，把仪器坐标系下的标靶坐标纠正成测量坐标，这样所有的点云数据转换为测量坐标系坐标即场地城市坐标系坐标。本次方案对精度要求较高，采用标靶纠正的方法进行纠正。
2.2.3点云滤波
噪声点的产生有多方面的原因，主要的可以分为三类：第一类是由于扫描系统本身的因素引起的误差，如三维激光扫描仪的扫描分辨率、仪器受到震动及测距精度等；第二类是由于被测景观表面粗糙度、波纹、表面材质等因素产生的误差；第三类是指在扫描的过程中因为一些偶然的因素被扫描进去成为点云数据的一部分，如建筑物前的车辆、路过的行人、树木等，这类物体产生的数据就是错误的数据，应该过滤掉或者删除。
点云滤波就是将通过去噪后还隐含于点云数据中的噪声进行的平滑处理，降低或者消除噪声对后续建模质量的影响。我们可以根据噪声产生的不同原因，采取去相应的应对方法去解决这个问题，这样就可以有效的消除噪声。如第一种噪声，是由于它属于一种系统固有的噪声，要过滤此类噪声可以使用对扫描参数进行调整或进行平滑处理或滤波处理等方法；第二类噪声，则需要调整扫描仪和扫描景观之间的距离和增强被扫描景观的反射率来解决；第三类噪声一般用人工交互的办法解决，比如设置设置合适的阈值或者手动删除。
2.2.4三维模型建立
采用三维激光扫描仪扫描目标物，其中最终产品之一是建立目标物的三维模型，并可在模型上提取断面图，进行量测，网上发布等一系列操作，本方案三维模型在三维激光扫描仪配套软件Realworks Survey下构建。
2.3数据抽取
三维激光点云数据量大导致后期处理困难，根据建模精度要求，对点云数据进行
重采样。在进行重采样处理过程中，数据将因平均而降低。本次拟采用2*2对原始数据进行抽稀，将大大减小数据冗余度，且保证了数据的完整性，并且能够满足建模数据量的要求。
2.4数据导出
将点云数据导出，直接输出到CAD中进行建模。
2.5玻璃加工
统计好数据报玻璃加工厂，加工。
3 小结
本文通过工程实例，介绍了异形幕墙三维激光扫描下料技术施工工艺。通过各项控制措施在双山村安置房工程中的实际应用，提高了异形幕墙玻璃加工精度，也确保了结构的结构性能和观感质量，取得了较好的经济和社会效益。GBF蜂巢芯密肋楼盖技术属于新技术应用，方方面面还需要进行改进，我们要不断总结完善管理体制，提高自身的管理及技术水平，采取有针对性的技术措施，力争将工程做到更加完美。
参考文献：
[1]花向红，马力广。地面三维激光扫描测量技术研究 武汉 武汉大学 2005
[2]Hua Xiang-Hong，Ma Guang-Li Terrestrial 3D laser scanning measurement technology of Wuhan University，Wuhan 2005