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拓普康體積測(cè)繪GLS-2000 三維激光掃描儀
拓普康體積測(cè)繪GLS-2000 三維激光掃描儀三維激光掃描技術(shù)是上世紀(jì)九十年代中期開始出現(xiàn)的一項(xiàng)高新技術(shù),是繼 GPS 空間定位系統(tǒng)之后又一項(xiàng)測(cè)繪技術(shù)新突破。它通過高速激光掃描測(cè)量的方法,大面積高分辨率地快速獲取被測(cè)對(duì)象表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
拓普康體積測(cè)繪GLS-2000 三維激光掃描儀
產(chǎn)品特點(diǎn)
1. 0 130 米0 /350 米0 /500 。 米可選測(cè)程,中距離三維激光掃描易如反掌。GLS-2000 型三維激光掃描儀可根據(jù)固件進(jìn)行測(cè)程調(diào)整,三種可選測(cè)程適用多種工作環(huán)境,減少試用成本,更快更遠(yuǎn),使命必達(dá)!
2. 提供 m 3.5mm 測(cè)距精度,滿足多種測(cè)量行業(yè)需求GLS-2000 型三維激光掃描儀提供多種掃描模式,可根據(jù)不同現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行多類型掃描工作,150 米處平均 3.5mm 測(cè)距精度滿足絕大部分測(cè)量工作,相比較其他工業(yè)型掃描儀,GLS-2000 三維激光掃描儀在點(diǎn)云質(zhì)量、精度上均優(yōu)于對(duì)手,實(shí)現(xiàn)了將三維掃描走向***的過程。
3. 全視場(chǎng)掃描能力,可實(shí)現(xiàn) 360 ° *270 °全圓掃描
4. 高速掃描能力,5 25 秒快速掃描模式
掃描精度 全圓掃描時(shí)間
25mm@10m 0.4min
12.5mm@10m 1.8min
6.3mm@10m 6.9min
5. 同軸廣角雙相機(jī)快速獲取 360 °全景影像170 8.9廣角相機(jī)( 500 萬像素) 長(zhǎng)焦相機(jī)( 500 萬像素)GLS-2000 三維激光掃描儀內(nèi)置兩臺(tái) 500 百萬像素相機(jī),可在 1 分鐘快速獲取 360°全景影像,廣角相機(jī)拍攝全景地物,同軸長(zhǎng)焦相機(jī)拍攝細(xì)節(jié)特征,為您提供更詳細(xì)的紋理信息。
6. 一鍵式數(shù)據(jù)采集功能,*作業(yè)人員一分鐘掌握使用方法拓普康 GLS-2000 型三維激光掃描儀,內(nèi)置全彩色顯示屏,可實(shí)現(xiàn)單人一鍵式采集工作,******自動(dòng)量測(cè)儀器高功能,測(cè)***可達(dá)3mm,避免因量高誤差產(chǎn)生數(shù)據(jù)拼接高程誤差;主機(jī)控制面板界面簡(jiǎn)單明了,觸摸屏掃描功能可在一分鐘內(nèi)學(xué)會(huì)并掌握,無需作業(yè)人員具備相應(yīng)技術(shù)基礎(chǔ)。
P001
1.457
技術(shù)特點(diǎn)
1. 全站儀導(dǎo)線測(cè)量掃描方式,測(cè)量行業(yè)使用易如反掌;GLS-2000 型三維激光掃描儀將傳統(tǒng)導(dǎo)線測(cè)量模式引入都三維掃描
工作中,作業(yè)人員若具備全站儀測(cè)站基礎(chǔ),僅需在掃描過程中通過測(cè)站后視法對(duì)后視棱鏡/標(biāo)靶進(jìn)行觀測(cè),GLS-2000 將自動(dòng)對(duì)棱鏡/標(biāo)靶板進(jìn)行掃描照準(zhǔn),從而實(shí)現(xiàn)***定向,簡(jiǎn)化后期數(shù)據(jù)拼接過程,實(shí)現(xiàn)進(jìn)準(zhǔn)數(shù)據(jù)合成;
2. 改進(jìn)的“Precise Scan Technology Ⅱ"去噪技術(shù),有效解決針對(duì)低反射率物體噪聲明顯的問題,對(duì)于傳統(tǒng)三維激光掃描儀工作復(fù)雜地區(qū)(諸如煤礦、化工廠),***提升成果點(diǎn)云質(zhì)量,為用戶后期數(shù)據(jù)應(yīng)用提供更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)保障!
去噪技術(shù),有效解決針對(duì)低反射率物體噪聲明顯的問題,對(duì)于傳統(tǒng)三維激光掃描儀工作復(fù)雜地區(qū)(諸如煤礦、化工廠),***提升成果點(diǎn)云質(zhì)量,為用戶后期數(shù)據(jù)應(yīng)用提供更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)保障!
3. 業(yè)內(nèi)范圍液態(tài)雙軸補(bǔ)償器,提供±6′自動(dòng)補(bǔ)償范圍,***照準(zhǔn)自動(dòng)補(bǔ)償范圍,***照準(zhǔn) 4 ″精度,保證數(shù)據(jù)精度滿足作業(yè)需求!
4. 業(yè)內(nèi)***脈沖式掃描儀反射信號(hào)選擇法,可選擇***/***次回波信號(hào),有效減少因柵欄、樹木遮擋產(chǎn)生的點(diǎn)云噪聲;***次回波信號(hào),有效減少因柵欄、樹木遮擋產(chǎn)生的點(diǎn)云噪聲;
四、 GLS-2000 型三維激光掃描儀參數(shù)列表
型號(hào) 拓普康 GLS-2000
掃描方式 脈沖式(時(shí)間飛行法)
相機(jī)分辨率(像素) 雙相機(jī)(長(zhǎng)焦/廣角),500 萬像素
單點(diǎn)精度 3.5mm
角度精度
水平 6″
垂直 6″
雙軸補(bǔ)償功能
分辨率 1″
精度 6″
范圍 +/-4′
顯示屏 3.5 英寸 VGA 彩色觸摸液晶顯示屏
掃描距離(m)
90% ref 350-500
18% ref 210-350
掃描速度(點(diǎn)/秒) 120,000
激光等級(jí) 1M/3R
掃描視場(chǎng)角
水平 360°
垂直 270°
靶標(biāo)捕捉 2~200m/3″@50m
波長(zhǎng) 1064nm/635nm
激光對(duì)中 有,自動(dòng)量測(cè)
工作溫度 -5℃~40℃
存儲(chǔ)溫度 -20℃~60℃
存儲(chǔ)容量 64GB,SD 存儲(chǔ)卡
防塵防水等級(jí) IP-54
工作時(shí)長(zhǎng)(h) 大于 2.5 小時(shí)
電池型號(hào) BDC70(5240mAh 拓普康全站儀通用)
重量 10kg(含電池和基座)
后處理軟件 ScanMaster v3.0
案例
案例 1—— 建筑物翻新設(shè)計(jì)(BIM 一體化設(shè)計(jì)案例)
使用拓普康 GLS-2000 型三維激光掃描儀,可執(zhí)行 BIM 一體化設(shè)計(jì)。通過使用拓普康 ScanMaster 軟件將所掃描的舊式建筑進(jìn)行快速后期處理,獲得真彩色***三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù);接下來將數(shù)據(jù)無縫鏈接進(jìn)入 Autodesk Revit 三維設(shè)計(jì)軟件中,利用 Autodesk 強(qiáng)大的三維空間處理能力,進(jìn)行虛擬化建筑翻新工作,原始建筑物的快速矢量化可為設(shè)計(jì)翻新提供準(zhǔn)確,直觀的可視化信息,同時(shí)利用設(shè)計(jì)圖紙上的矢量信息又可快速建成三維模式,與所掃描的空間坐標(biāo)完整疊合,從而為后期規(guī)劃、施工提供強(qiáng)有力的信息保障。
針對(duì)原始建筑物進(jìn)行快速三維掃描,掃描方式如下:
使用 Topcon ScanMaster 數(shù)據(jù)后處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)拼接,影像渲染,點(diǎn)云數(shù)據(jù)輸出等工作:將點(diǎn)云數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入至 Autodesk Revit 三維設(shè)計(jì)軟件中:提取感興趣點(diǎn)、線、面,進(jìn)行二維矢量化工作,并構(gòu)建三維數(shù)字模型;在 Autodesk Revit 軟件中進(jìn)行三維可視化翻新設(shè)計(jì),導(dǎo)入前期設(shè)計(jì)好
的陽光房設(shè)計(jì)圖;
使用三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)與翻新設(shè)計(jì)模型進(jìn)行效果顯示,分析;
由于三維激光掃描技術(shù)是以較高的密度連續(xù)采集等間隔的點(diǎn),而且每個(gè)點(diǎn)具有三維坐標(biāo)、點(diǎn)所處被測(cè)古建筑表面材質(zhì)反射強(qiáng)度和顏色信息,因此我們可以直接通過將這些記錄被測(cè)古建筑的點(diǎn)在同一窗口內(nèi)顯示的方法來瀏覽和觀察被測(cè)古建筑的外觀和內(nèi)部特征。由于三維激光掃描儀采集數(shù)據(jù)快速,被測(cè)古建筑可在***的時(shí)間間隔內(nèi)被多次測(cè)量,方便用戶分析其變形情況,并在關(guān)鍵部位標(biāo)注符號(hào),標(biāo)明該部位的實(shí)時(shí)狀態(tài)。
3.3 虛擬三維重建
被測(cè)古建筑的點(diǎn)云集合可以看做是立體模型。點(diǎn)云模型可以構(gòu)建三維數(shù)字模型,以作虛擬現(xiàn)實(shí)和模擬修復(fù)等應(yīng)用,亦可制成各類工程圖、結(jié)構(gòu)圖、切面圖等。自此實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外空間***模型的*一體化和模型建構(gòu)的*可逆操作,有助于古建研究以及其他***利用其在各自領(lǐng)域作更深的拓展研究。***的古建筑模型信息可以幫助研究人員更加深入地探究古建筑的結(jié)構(gòu)、藝術(shù)價(jià)值、營造方法。
四、 古建筑測(cè)量實(shí)例 —— *故居
4.1 數(shù)據(jù)采集方案
經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘察分析,我們共布置了 3 個(gè)測(cè)站,并將測(cè)站和測(cè)站使用標(biāo)靶連接點(diǎn)方法進(jìn)行了拼接。測(cè)站、標(biāo)靶分布如下圖所示:
圖 1 數(shù)據(jù)采集方案示意圖
掃描時(shí),逐一在相應(yīng)測(cè)站對(duì)相應(yīng)的區(qū)域和標(biāo)靶進(jìn)行了掃描。在測(cè)站一,進(jìn)行了360°的故居內(nèi)部的全景掃描。掃描間隔為 1 厘米,掃描距離為 10 米;在測(cè)站二,在故居的外部約 15 米處進(jìn)行了掃描;在測(cè)站三,在故居的左側(cè)進(jìn)行了掃描。由于 GLS-2000 內(nèi)置了高清晰的彩色數(shù)碼相機(jī),影像數(shù)據(jù)可在掃描時(shí)與點(diǎn)云數(shù)據(jù)同步取得。
4.2 掃描參數(shù)設(shè)置
統(tǒng)計(jì)各測(cè)站數(shù)據(jù)庫的大小與掃描參數(shù)如下表所示:表 1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)大小和掃描儀參數(shù)設(shè)置測(cè)站名 掃描距離 掃描間隔 掃描用時(shí)
點(diǎn)云文件大
小
測(cè)站一 10 米 1 厘米 1.8 分鐘 31.3MB
測(cè)站二 10 米 1 厘米 2 分鐘 34.63MB
測(cè)站三 10 米 1 厘米 1.5 分鐘 24.33MB
外業(yè)測(cè)量根據(jù)上段所述 3 個(gè)測(cè)站按順序進(jìn)行了測(cè)量。本項(xiàng)目采用了 GLS-2000 特*故居有的一體化集成操作模式,并從連接點(diǎn)測(cè)量、測(cè)站/后視測(cè)量和導(dǎo)入坐標(biāo)值測(cè)量法等三種測(cè)量方法中, 選擇了連接點(diǎn)測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)試。連接點(diǎn)測(cè)量方法測(cè)量法簡(jiǎn)單、***且易操作,適用于測(cè)量范圍在350 米之內(nèi)的區(qū)域。外業(yè)測(cè)量過程中,待測(cè)對(duì)象和標(biāo)靶是分開進(jìn)行掃描和測(cè)量的。我們可以首先選擇測(cè)量標(biāo)靶的命令,照準(zhǔn)標(biāo)靶位置,記錄點(diǎn)位。之后,在同一個(gè)測(cè)站位置上,我們選定測(cè)量區(qū)域,***測(cè)量距離與間距,掃描儀即可自動(dòng)開始掃描。在內(nèi)業(yè)處理過程中,將測(cè)站一、測(cè)站二及測(cè)站三的點(diǎn)云數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)及連接點(diǎn)數(shù)據(jù)(標(biāo)靶)輸入到 ScanMaster 軟件下,并將不同測(cè)站下的相同連接點(diǎn)(標(biāo)靶)一一對(duì)應(yīng),就可將點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接到同一坐標(biāo)系下了。
拼接完成后的點(diǎn)云效果如下圖:
圖 3 局部浮雕精細(xì)點(diǎn)云效果
圖 4 整體建筑點(diǎn)云效果
圖 5 局部建筑點(diǎn)云效果
4.4 建模流程
三維模型建立的流程一般由特征線提取和模型構(gòu)建兩部分組成。
(1). 特征線提取
特征線提取可采用多種方法。如自動(dòng)提取剖面、等高線,根據(jù)點(diǎn)云自動(dòng)擬合線段、圓柱、圓錐、多邊形等基本幾何形狀等。本項(xiàng)目成果包括單線結(jié)構(gòu)圖,提取時(shí)采用了先繪制三維結(jié)構(gòu)線,再統(tǒng)一投影到同一二維平面的方法,以保證結(jié)構(gòu)線的平面精度。本項(xiàng)目提取所采用的使用的軟件為 Topcon 公司自行研制開發(fā)的 ScanMaster軟件及 AutoDesk 公司的AutoCAD 軟件。
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