三维激光扫描仪在智慧城市建设中的应用

乾长龙

摘 要 当前，我国正在致力于建设智慧城市。三维激光扫描仪作为一种新的空间数据获取手段，其在智慧城市建设中的应用具有重要意义。基于此，本文首先对智慧城市进行了简单概述，并重点对三维激光扫描仪在智慧城市建设中的应用进行了研究，仅供参考。

关键词 三维激光扫描仪 智慧城市 应用

中图分类号：P208 文献标识码：A

0引言

目前，我国正处于城镇化加速发展的时期，部分地区“城市病”问题日益严峻。为解决城市发展难题，实现城市可持续发展，建设智慧城市已成为不可逆转的历史潮流。而三维激光扫描仪可高速、高精度获取物体表面点的三维坐标值和纹理信息，并能够快速构建反应被测物各种信息的三维模型，这就无疑为智慧城市的建设提供了完美的技术支持与保障。

1智慧城市

智慧城市就是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应。其实质是利用先进的信息技术，实现城市智慧式管理和运行，进而为城市中的人创造更美好的生活，促进城市的和谐、可持续成长。

2三维激光扫描仪在智慧城市建设中的应用

2.1三维激光扫描仪工作流程

三维激光扫描仪的作业流程可大致分为四个阶段，即前期准备、数据采集、数据加工、点云应用。

前期准备阶段。该阶段的主要工作就是根据现场勘察情况来制定具体的工作计划，包括设站数量、设站位置等，需要注意的是，应当在保证测量准确的基础上，尽量减少设站数、缩短扫描时间、提高工作效率。

数据采集阶段。此阶段就是依照已经确定的工作计划来进行数据采集，在采集数据的过程中，一旦发现不合理的地方，工作人员应当及时对扫描测站数量进行相应的调整，并做好相关的记录，从而保证后期数据处理工作的顺利开展。

数据处理阶段。数据处理是整个流程中花费时间最长的阶段。一般，数据处理包括点云拼接、去除噪声、数据精简等步骤，只有经过这些复杂的处理过程，才能得到完整、高质量、可用的点云数据。

点云应用。点云包含了物体三维坐标值、色彩信息的将被测物的相关数据，人们可以根据实际需要对进行进一步的加工处理，从而为三维建模、制作常规二维图、场景虚拟等提供数据支持。

2.2三维激光扫描仪在智慧城市建设中的具体应用

2.2.1建筑物制图

智慧城市建设中，对前期的建筑制图具有较高的要求。而三维激光扫描仪的应用能够为建筑制图提供精准、可靠的数据依据，从而保证建筑制图的科学性、合理性。基于三维激光扫描点云绘制常规的平、立、剖面二维CAD图，目前比较流行的方式有两种：第一种方式是利用处理后的点云生成正射影像，再根据影像绘制成平面图。这种方式与摄像测量极为相似，但是影像并没有透视畸变的功能，因此，基于三维激光扫描仪绘制的平面图的精度要优于摄影测量；第二种方式是将拼合处理后的点云切成薄片，再将点云薄片导入CAD等软件中，根据点云绘制。采用这种方式时，点云片密度的控制极为关键，理论上密度越大，精度越高。但是随着数据量的增大，其对计算机的性能要求也就越来越高。对比来看，两者各自有各自的优点与不足，一般情况下，前者适用于壁画、彩绘等精细线划图的绘制，而后者更适合建筑的平、立、剖面等结构性的线划图的绘制（如图1），并且还能较精准地控制整体尺寸精度。

2.2.2构建数字实体模型

建数字三维模型能直观地展现建筑风貌，可用作效果展示（如图2），虚拟漫游等。智慧城市建设中会应用到大量先进的信息技术，例如建筑信息模型技术（BIM），而在应用BIM模型对工程进行管理时，就需要结合高效的测量手段来检测施工质量。三维激光技术能够将模型和工程现场进行有效链接，从而高效、完整地反映工程现场的实际情况。通过对三维激光点云进行抽稀、除噪，并导入专业软件中，可直接对点云进行拟合建模，形成高精度、多种分辨率的三维模型，并可转换为BIM模型，进而与设计模型进行精度对比。

2.2.3实景监测

智慧城市建设的目标就是利用先进的信息技术，实现城市智慧式管理和运行，从而为人们提供良好的生活环境（如图3）。因此，城市中各项活动的有效监控就显得尤为重要。而三维激光扫描技术的应用就扩展到城市环境监测、地表资源获取、城市建设规划等各个领域，从而能够实现对城市信息化的高度把控。基于三维激光扫描仪高精度、高密度的点云数据，能够计算路面横向凹凸偏差值，从而快速便捷地检测道路平整度；公路养护的重要工作之一就是公路病害监测。而三维激光扫描仪可通過历史点云实景数据的对比，快速识别公路坑道等病害，进而能够提高公路病害监测的实时性、准确性、安全性；利用基于三维激光扫描仪的三维激光实景技术，能够实现对城市绿化信息的可视化管理。通过数字园林信息业务管理平台，用户可以借助于二维地图或属性关键词等对园林进行定位，并通过移动测量系统外业实地采集的园林实景影像，实现对园林实景、树木类别、年限、数目等信息的可视化管理。

3结束语

总而言之，智慧城市的建设在国内外许多地区已经展开，并取得了一系列成果。三维激光扫描仪在智慧城市建设中建筑制图、构建数字实体模型、实景监测等各个环节都有着重要应用。因此，人们还需继续努力，将其与其他先进的信息化技术相结合，从而发挥更大的价值，推动智慧城市的进一步发展。

参考文献

[1] 金菁，李沄璋，曹毅.三维激光扫描仪在建筑领域的应用[J].建筑与文化，2014（04）：168-171.

[2] 闫晨.三维激光实景技术在智慧城市建设中的应用[J].测绘通报，2016（04）：142-143.endprint