上期我們?yōu)榇蠹医榻B了思拓力三維激光掃描儀X300 PLUS在常益長高鐵項目隧道超欠挖分析的應(yīng)用案例，本期我們將為大家介紹思拓力三維激光掃描儀對大規(guī)模、不規(guī)則散料堆體測量的解決方案。

1 堆體體積精確測量的意義

大規(guī)模、不規(guī)則散料堆的體積測量是堆場管理工作的重要內(nèi)容，準確獲取當前堆場的散料儲量是企事業(yè)單位進行儲備規(guī)劃和生產(chǎn)計劃安排的關(guān)鍵。

現(xiàn)有散料堆體積測量系統(tǒng)存在著盤點效率低、對安裝平臺依賴性強、測量不準確等問題。利用三維激光掃描則可以快速、安全、準確地獲取堆體三維點云數(shù)據(jù)，進而計算得出體積或方量，具有高效率、高分辨率、非接觸式、高精度等一系列優(yōu)勢，對國家進行資源戰(zhàn)略規(guī)劃、能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型具有重要意義，同時為企業(yè)進行生產(chǎn)安排、成本核算和效益評估提供了技術(shù)支持。

2 三維激光掃描技術(shù)優(yōu)勢

• 非接觸式的測量手段，使作業(yè)人員遠離危險區(qū)域；

• 外業(yè)測量用工用時少，速度快，效率高，測量穩(wěn)定，精度高；

• 可深入到任何復雜的現(xiàn)場環(huán)境快速完成實體表面的掃描測量工作，獲取實體表面密集的、高精度的三維坐標點云數(shù)據(jù)；

• 獲取數(shù)據(jù)方便快速，可將數(shù)據(jù)完整地傳輸至計算機，不需空三加密等后處理操作即可獲得被測物體三維點云數(shù)據(jù)；

• 數(shù)據(jù)的可挖掘性強，多用性好，應(yīng)用廣泛：使用相關(guān)專業(yè)軟件，可以將原始點云數(shù)據(jù)處理成工程所需的多樣化成果，如等高線、數(shù)字高程模型、高精度被測物體表面積、剖面圖、縱斷面、橫斷面等；

• 分辨率高，細節(jié)描述清晰，可以最大程度保證體積計算精度；

• 一鍵式體積計算、自動化輸出報告。

3 整體流程

外業(yè)設(shè)站掃描

使用X300 Plus三維激光掃描儀在野外作業(yè)時，設(shè)置測站后人員即可通過無線連接操控儀器。儀器通過發(fā)射和接收被測物體表面反射的激光獲取目標對象的數(shù)據(jù)點（點云），人員可遠離被測物體，真正實現(xiàn)所見即所得，大大提高測量效率和保證作業(yè)人員的安全。操作簡單，可以在短時間內(nèi)快速掌握。

外業(yè)掃描設(shè)站保證重疊度不低于30%，設(shè)站采用快速掃描模式，掃描視場角為180°，存在低洼或與上下站不通視的區(qū)域需要加站掃描；掃描的同時利用RTK測量掃描儀測站坐標，以便內(nèi)業(yè)自動化拼接和定向操作。

內(nèi)業(yè)拼接和定向

檢查點云數(shù)據(jù)無誤后（防止丟漏數(shù)據(jù)、下載數(shù)據(jù)不完整），導入點云和RTK測站數(shù)據(jù)（點云和RTK測站數(shù)據(jù)名稱必須保持一致），采用帶GPS坐標的自動化拼接對各測站數(shù)據(jù)進行拼接，再對所有點云進行定向，然后對所有點云進行合并，最后檢查數(shù)據(jù)。如需要可進行抽稀和去噪處理。

激光點云數(shù)據(jù)分類，提取地面點

成果點云數(shù)據(jù)是整體反應(yīng)現(xiàn)場現(xiàn)狀的數(shù)據(jù)，會有諸多如草、木、車輛、人員等非地面的點云，計算體積前必須予以清除才能保證體積計算的精度。Si-Scan支持自動化點云分類和自動化地形模型恢復，這樣方便查驗分類效果和后期人工干預。

導入起算面，一鍵式體積計算

起算面由現(xiàn)場測量或用戶直接提供，一般是帶有三維坐標的一組坐標點，Si-Scan可以直接識別，并輸出體積計算報表。

4 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理流程

外業(yè)測量完成后，通過無線下載得到原始數(shù)據(jù)后，按照以下流程對點云進行處理。

內(nèi)業(yè)自動化點云預處理

外業(yè)采集得到激光點云數(shù)據(jù)后，內(nèi)業(yè)預處理實現(xiàn)自動化，一鍵式導入點云數(shù)據(jù)，邊緣蜷曲、中值濾波等一系列預處理過程后臺自動化運行。

自動化拼接

拼接是數(shù)據(jù)后處理的關(guān)鍵一環(huán)，既要強調(diào)效率又要保證精度?，F(xiàn)場環(huán)境地形地貌差異小，同名像點人工無法選擇；手動拼接人工工作量大，難以保證精度。

為了解決這些問題，Si-Scan采用全新算法實現(xiàn)全自動化拼接，無需人工選取同名像點，更不需要額外設(shè)置標靶球等輔助工具。其中帶GPS測站坐標的自動化拼接為拼接精度提供更強有力的保證。

沙坑地形相似，手動拼接難以選取同名像點

使用自動化拼接，確認拼接次序后自動運行

自動拼接完成，按測站以不同顏色顯示，方便檢查

點云恢復模型效果良好，沒有重影和錯位

點云平差定向

Si-Scan支持點云定向，選取需要定向的測站數(shù)據(jù)，利用定向功能一鍵式實現(xiàn)自動平差和定向，定向后即可獲取實測地理坐標。

點云分類，自動化地形模型恢復

體積計算我們關(guān)注的是地面點，實際測量當中難免有植被、建筑、人員、車輛等地表附屬物存在，這樣如果不予以清除則必然會對體積測量的精度造成影響，利用Si-Scan平面約束分類，可自動對點云進行分類，提取地面點。

再利用快速化地形模型恢復功能可重建數(shù)字高程模型，這樣不僅可以直觀的查看點云分類效果而且還可以三維可視化編輯。利用編輯好后的DEM點云數(shù)據(jù)計算體積，則可以最大程度保證計算精度。

分類后效果，紅色為地面點，白色為草木等噪聲點

支持體積計算，自動化輸出報告

Si-Scan后處理軟件支持自動化體積計算，并能根據(jù)設(shè)置自動輸出報告，輸出報告也可根據(jù)用戶要求定制開發(fā)，另外軟件也支持平整面計算。

支持定制開發(fā)

后處理軟件由思拓力自主研發(fā)，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，支持定制開發(fā)。

5 成果展示

點云數(shù)據(jù)：高程渲染

數(shù)字高程模型：高程渲染

6 配置清單

7 思拓力三維激光掃描儀介紹

X300 Plus是思拓力生產(chǎn)的一款脈沖式靜態(tài)三維激光掃描儀。由思拓力設(shè)計，性能優(yōu)異、簡單易操作，適合中國本土，符合中國測量用戶的傳統(tǒng)與習慣，適應(yīng)野外復雜的工作環(huán)境。

X300 Plus內(nèi)置相機輸出真彩色點云數(shù)據(jù)，自建長測程WiFi熱點，通過平板電腦、筆記本、PDA 或智能手機進行無線操控，你可以在野外輕松直接地掃描、組織工作、檢查數(shù)據(jù)儲存和創(chuàng)建輸出文件。

X300 Plus特點

• 脈沖式靜態(tài)三維激光掃描儀；
• 輕巧便攜，重量（含電池）僅 6 千克；
• 使用一級安全激光，對人眼無損傷；
• 可拆裝充電鋰電池，每塊可持續(xù)工作 5 個小時；
• 全封閉式掃描鏡；
• 內(nèi)部集成1000萬像素的工業(yè)級數(shù)碼相機，實現(xiàn)點云附色；
• 高速USB接口，可直接下載點云數(shù)據(jù)到外置USB存儲器；
• 內(nèi)置WiFi熱點，通過任何有WiFi的終端設(shè)備（智能手機、平板電腦、筆記本電腦等）均可實現(xiàn)對掃描儀的遠程控制；
• 可搭載GNSS接收機，獲得精確測站坐標；
• 國產(chǎn)，高性價比，高約節(jié)本；
• 質(zhì)量牢固，體積輕便；
• 開箱即用，節(jié)省時間和費用；
• 中程野外作業(yè)的理想工具。

8 思拓力后處理軟件介紹

Si-Scan是用于機載、車載、地面激光雷達點云數(shù)據(jù)管理、顯示、分析、表達與處理的集成化地理空間解決方案。
 

思拓力X300 Plus處理軟件Si-Scan基于Windows平臺，集大場景數(shù)據(jù)管理、智能化編輯操作、三維建模、以及模型驅(qū)動和特殊效果引擎于一身，為快速三維場景重建、漫游、虛擬現(xiàn)實和視景仿真提供了全面的解決方案。

軟件整體界面

軟件優(yōu)點

• 海量點云數(shù)據(jù)支撐；
• 真正的激光點云三維可視化；
• 迅捷的地物特征識別與提取，智能靈活的線面矢量模型生成與編輯；
• 強大的后期處理工具；
• 數(shù)據(jù)生產(chǎn)效率提高。

實現(xiàn)功能

支持txt ,las ,e57, ptx等格式導入；
可對點云進行粗差點剔除、均勻化抽稀、點云分割、水平面糾正等預處理
可刪除指定高度點云、刪除距離掃描中心指定點云等功能；
可通過點云制作全息影像；
支持選點拼接、三面拼接、GPS+一個面拼接、GPS+二個面拼接、二維影像拼接、標靶球拼接等拼接方式，并支持選點GPS定向；
支持點云兩點、多點量測、面積量測、高度量測和坡度量測；
支持點云平面約束分類、TIN漸進加密分類和絕對高程分類法；
支持點云體積計算、平整面計算；
支持測圖功能，點云立面線提取、桿狀地物提取、單個面片擬合線、多個面片擬合線等功能，能結(jié)合CAD在線聯(lián)機測圖；
支持DEM計算、等高線計算和水平剖分點云等功能；
軟件支持批處理，可導出txt、las、dat等格式；
支持自動化立面線提取，可導出2D、3D矢量圖（DXF格式）；          
專業(yè)用于三維激光掃描數(shù)據(jù)后處理；
支持內(nèi)置相機照片自動貼附點云，點云帶有RGB屬性；
可自定義虛擬測站，任意選取另存點云；
可進行點拼接（粗拼），根據(jù)空間假定模型的重合度自動精拼；
支持基于點云生成漫游視頻；
支持自動化斷面線制作；
支持點云自動化拼接 ；            
自定義虛擬掃描；
支持橫截面制作與編輯；
支持三維量測（面積、體積、距離）以及智能化標注；
支持地理配準和自由選取測量參照點；
支持點云平差、姿態(tài)互換；
支持點云多樣化顯示。

思拓力三維激光掃描儀硬件部分保修詳見思拓力3D售后服務(wù)條款，軟件可終身免費升級并且24小時響應(yīng)，免費提供軟硬件培訓。

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如果您希望了解更多思拓力三維激光掃描儀產(chǎn)品信息，請與思拓力（020-66252886）或當?shù)卮砩搪?lián)系！