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摘要：气调门近年来，随着数字城市和智慧城市的飞速发展，三维实景建模已经成为数字城市和智慧城市基础表达形式，同时三维建模已经与各种不同的应用场景开发结合，应用于规划、设计、施工、监测、运营、管理、服务等领域。三维建模方法多种多样，包括：BIM三维建模、设计图纸生成三维建模、CAD三维建模等，但三维激光扫描技术三维建模具有高精度、高速度、高分辨率、非接触式等优势，尤其是对复杂建筑物进行精细化建模具有精度高、建模速度快、细节显示逼真等特点。利用三维激光扫描进行校园复杂建筑物三维点云扫描，结合不同的测量仪器和软件进行高精度建模，对数字校园建设具有积极的应用意义
1 引言
三维激光扫描技术可快速获取被测物体三维点云数据和纹理信息，收集海量的点云数据（目前扫描速度可达每秒百万点云数据），并且采用专用软件对采集的点云数据进行自动拼接、滤波、构建三维模型，生产所需的测绘产品，可以大幅提高测绘外业工作效率、完整复制被测物体表面信息、节约数据采集和处理时间，降低测绘人工成本。
目前三维激光扫描技术作为一项测绘技术新突破，已经引起了多领域科研和应用人员的广泛关注，其高精度、高密度、数字化、高采样率、无需接触被测物体等特点成为继GPS后，又一项技术革新革命。
2 研究目的和意义
在科技飞速发展的今天，人们对基础地理信息的需求越来越广泛，对数字城市、智慧城市的构建越来越迫切，三维激光扫描技术凭借其突出的特点，成为基础地理信息获取、三维模型数据源、智慧城市基础建设的全新技术手段，有着极其广泛的应用空间和发展前景。
随着数字时代、智能时代的到来，三维激光扫描技术广泛用于无人机摄影测量、逆向工程、电脑游戏业、刑侦现场保护、电影特技、工程测量等，逐步从科学研究和单纯的测量领域，进入到人类生产生活的各个领域。同时三维激光扫描技术相关理论、方法、硬件、和软件的逐步完善，也促进了测绘和其他工程应用领域的发展。因此对三维激光扫描技术理论、方法、硬件、软件的研究，以及在不同工程领域的应用和推广具有非常重要的意义。
3 三维激光扫描技术
3.1 三维激光扫描技术概述
三维激光扫描技术是利用电子测角、激光测距、步电一体扫描原理，将测角、测距、高速扫描设备集于一体，通过快速（目前扫描速度可达每秒百万点云数据）获取被测物体三维点云数据、纹理信息和反射强度信息，通过坐标信息和纹理信息构建三维模型。目前三维激光扫描技术作为一项测绘技术新突破，已经引起了多领域科研和应用人员的广泛关注，其高精度、高密度、数字化、高采样率、无需接触被测物体等特点成为继GPS后，又一项技术革新。
三维激光扫描系统已经广泛应用于社会各个行业，如设备制造业、工程测量、摄影测量领域（包括航空、航天、无人机摄影测量）、逆向工程、电脑游戏业、刑侦现场保护、电影特技等，逐步从科学研究和单纯的测量领域，进入到人类生产生活的各个领域。远程控制系统
3.2 三维激光扫描系统工作原理
三维激光扫描技术的基本原理是利用激光测距、电子测角、高速步电扫描原理，通过测角、测距、扫描、定向同步进行，高速测量被测物体表面反射的激光飞行时间，进而由角
度、时间、距离计算出点云三维坐标，记录被测物体纹理信息和激光强度反射率，从而重构被测物体三维模型。
图1 三维激光扫描原理
如图1所示，为了获得被测目标的三维坐标信息，其测量原理主要分为测距、测角、扫描、定向四个方面。闸机门禁系统
3.3 三维激光扫描系统组成
三维激光扫描系统包含数据采集硬件部分（三维激光扫描仪、便携式笔记本电脑、电源供
应系统、三角支架、标靶、专用仪器箱等）和数据处理软件部分（自带数据采集软件、数据处理软件、通用三维建模软件等），图2所示。
图2 三维激光扫描仪组成
3.4 三维激光扫描技术的特点
（1）无需接触物体表面，便可快速获取被测物体的三维坐标和反射强度信息。获取的数据真实性高，受干扰程度低，并可以对测量员难以触及和存在较高危险性的目标物进行实时观测。
（2）数字化程度高：采集数据的效率远远高于传统测量的采集数据的效率数据，每秒钟可获取百元级的点位数据坐标。
（3）多维度、多角度扫描：三维激光扫描系统水平扫描视场角可达三百六十度，垂直视场角可达到二百八十度，因此通过自身发射的激光的回波信息就可以采集到完整的目标物表面的三维坐标信息。
（5）激光的穿透性：激光具有穿透性就可以穿透一些物体，从而获取需要的坐标数据。
3.5 三维激光扫描技术应用
三维激光扫描技术应用非常广泛，与工程相关的项目都可以应用，从用途上看：主要应用于三个方面：三维重建、数值计算、形变分析。从应用领域来看：如设备制造业（大到飞机、轮船，小到手机、玩具）、工程测量（设计、施工、监测、运营）、摄影测量领域（包括航空、航天、无人机摄影测量）、逆向工程、电脑游戏业、刑侦现场保护、电影特技、土木工程等都可以进行测量和三维建模，逐步从科学研究和单纯的测量领域，进入到人类生产生活的各个领域。
4 三维激光扫描技术的校园复杂建筑物快速建模研究
4.1 三维激光扫描技术数据采集自动泄压阀
（1）安置仪器
地面三维激光扫描仪的的设站过程，主要就是对中、整平。在仪器安置之前，需要将扫描仪与脚架相连接，并将电池安置的扫描仪上，如图3-2所示。如果仪器中搭载了GPS可以不用进行对中，但该GPS系统一般为GPS-RTK或CORS系统，实时接收差分坐标信息，同时解算出测站的三维坐标。
（2）仪器参数的设置
三维激光扫描仪安置完毕、检查合格后，需要根据扫描方案的技术要求，对仪器进行扫描参数的设置，扫描参数是Focus法如（实验项目中使用仪器）用于记录扫描数据的参数，可通过两种方式设置扫描参数：手动更改这些参数，或者通过连接笔记本将已有的扫描配置文件（按扫描方案预设的参数）导入到扫描仪。
（3）数据采集
设站完成后，根据现场情况进行分站扫描，在充分考虑已有控制点、遮挡物、测站点、被测物体、以及通视情况和两测站之间的覆盖率等因素，分别在测站点架设仪器，后视定向或GPS直接定向或者自由设站，进行三维点云数据采集。
4.2 三维点云数据预处理
三维激光扫描系统的内业数据处理一般采用系统自带软件完成点云到模型的处理过程，主要包括以下几个部分：点云配准、点云去噪、密度重采样、无效点删除、点云着、点云分割等步骤。
4.3 三维点云数据配准
点云数据配准是将多测站扫描的点云数据，通过特征点或者标靶整合成同一坐标系下的整体点云数据。
4.4 三维建模
建模过程就是对点云数据进行实体转化，形成实体的三维标本网格数据，恢复被测标本的
真实形体结构及实际尺寸，并使用照相机自动获取的纹理影像数据，给三维标本赋予纹理，完成真实结构、真实纹理的地质标本的三维数字化模型。
需要用到Faro Scene的三角化构建功能。即在Faro Scene软件中，导入标本的点云数据进行网格构建，实现从点云数据转化为实体数据的过程，即转化为标本网格数据。三维实体化的模型没有真实的纹理信息，需要利用三维激光扫描仪搭载的数码相机，自动获取纹理影像数据，在Faro Scene软件中，执行应用图像的命令，给模型的三维网格体赋予纹理，实现真实结构、真实纹理的模型三维数字化。
5 结语
建筑物三维建模方法多种多样，如传统的3DMAX建模，倾斜摄影测量建模，BIM三维建模等方式，但对于复杂建筑物来说，采用三维激光扫描技术进行三维模型建立，具有建模精度高，模型建立速度快，失真率小，受外界影响小等特点，针对校园复杂建筑物的特点，利用三维激光扫描技术，采用自带GORS功能的Faro三维激光扫描系统，实现点云数据自动拼接，高效滤波和数据处理，精细化复杂建筑物建模，为数字化校园三维模型建立和数字城市建设提供快速解决方案。
参考文献
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[2] 李兆堃，严勇.三维激光扫描系统在工程测量中的应用[J].苏州科技学院学报（工程技术班），2019.22(1);48-52.
沟槽三通
[3] 何秉顺，丁留谦，孙平.三维激光扫描系统在岩体结构面识别中的应用[J].中国水利水电科技研究研学报，2017，5(1):43-48.
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