BIM-浅谈点云数据建模技术

日期:2016-08-26 / 人气: / 来源:未知


   随着BIM技术在国内的不断发展,建模技术也在不断进步。众所周知BIM技术的基础在于模型的建立。从模型中获取所需要的数据信息,从而实现从设计到施工,从运维到管理的一体化。所以一些有先见的企业已经开始着手于建模软件技术的开发。目前模型的常见制作方式是设计建模与实景建模两种。实景建模也就是接下来所要介绍的通过点云的方式进行的建模即点云数据建模,但这仅是实景建模方法中的一种。
 1.点云的概念
  在反求工程中通过测量仪器得到的产品外观表面的点数据集合称之为点云。通常使用三维坐标测量机所得到的点数量比较少,点与点的间距也比较大,叫稀疏点云;而使用三维激光扫描仪或照相式扫描仪得到的点云,点数量比较大并且比较密集,叫密集点云。
  所谓反求工程又称作为逆向工程或是反向工程。是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量,根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程,是一个从样品生成产品数字化信息模型,并在此基础上进行产品设计开发及生产的全过程。
 
2.点云数据在房屋建模中的一般流程
  点云数据在房屋建模中的一般流程如下:


                                       
 

 
  从原始扫描数据开始进行数据概算,再进行数据配准,数据滤波,几何图形的纠正,这几个步骤属于数据处理过程。而真正的三维建模是从轮廓点的提取,轮廓线的绘制,墙面建模到门窗建模最后形成房屋建模。
 
3.三维激光扫描仪点云数据处理与建模
  点云的预处理由于三维激光扫描仪在扫描过程中,外界环境因素对扫描目标的阻挡和遮掩,如移动的车辆、行人树木的遮挡,及实体本身的反射特性不均匀,需要对点云经行过滤,剔除点云数据内含有的不稳定点和错误点。实际操作中,需要选择合适的过滤算法来配合这一过程自动完成。
  点云配准使用控制点配准,将点云配准到控制网坐标系下;靶标缺失的点云,利用公共区域寻找同名点对其进行两两配准,当同名点对不能找到时,利用人工配准法。后两种方法均为两两配准,为了将所有点云转换到统一的控制网坐标系下与控制点配准法得到点云配在一起,两两配准时要求其中一站必须为已经配到控制网坐标系下的点云。
  点云拼接外业采集的数据导入至软件时会根据坐标点自动拼接,但由于人为操作和角架的误差,一些点云接合处不太理想,这时需要进行手动拼接,对一些无坐标补扫面的拼接也需手动处理。手动拼接时对点云应适当压缩,选择突出、尖角、不同平面的特征点,以降低操作误差。如采用1cm激光间隔扫描时拼接后的误差在3mm以下较为理想。
  建立三维模型当建筑物数字化为大量离散的空间点云数据后,在此基础上来构造建筑物的三维模型。
  点云的漏洞修复由于点云本身的离散性,会导致模型存在一定缺陷,需要在多边形阶段对其进行修补、调整等操作后,才能得到准确的实物数字模型。由于建筑物形状复杂多样,所以目前网格的修补难以实现全自动化。三维激光扫描仪点云数据的漏洞修复主要采用两种方法:当空洞出现在平面区域内,比如窗户或者墙面上的洞,可采用线性插值的方法填补空洞数据;当空洞出现在非平面区域,如圆柱上出现的漏洞,可采取二次曲面插值方法。
 
 
 
 
 

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