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思拓力三维激光扫描仪实践案例(廿三)体积测量

作者:激光部  发布时间:2020/5/12 10:55:27

上期我们为大家介绍了思拓力三维激光扫描仪X300 PLUS在常益长高铁项目隧道超欠挖分析的应用案例,本期我们将为大家介绍思拓力三维激光扫描仪对大规模、不规则散料堆体测量的解决方案。

 

 

1 堆体体积精确测量的意义

 


大规模、不规则散料堆的体积测量是堆场管理工作的重要内容,准确获取当前堆场的散料储量是企事业单位进行储备规划和生产计划安排的关键。

 

现有散料堆体积测量系统存在着盘点效率低、对安装平台依赖性强、测量不准确等问题。利用三维激光扫描则可以快速、安全、准确地获取堆体三维点云数据,进而计算得出体积或方量,具有高效率、高分辨率、非接触式、高精度等一系列优势,对国家进行资源战略规划、能源结构转型具有重要意义,同时为企业进行生产安排、成本核算和效益评估提供了技术支持。

 

 

2 三维激光扫描技术优势

 


• 非接触式的测量手段,使作业人员远离危险区域;

• 外业测量用工用时少,速度快,效率高,测量稳定,精度高;

• 可深入到任何复杂的现场环境快速完成实体表面的扫描测量工作,获取实体表面密集的、高精度的三维坐标点云数据;

• 获取数据方便快速,可将数据完整地传输至计算机,不需空三加密等后处理操作即可获得被测物体三维点云数据;

• 数据的可挖掘性强,多用性好,应用广泛:使用相关专业软件,可以将原始点云数据处理成工程所需的多样化成果,如等高线、数字高程模型、高精度被测物体表面积、剖面图、纵断面、横断面等;

• 分辨率高,细节描述清晰,可以最大程度保证体积计算精度;

• 一键式体积计算、自动化输出报告。

 

 

3 整体流程

 

 

 

 

外业设站扫描

 

使用X300 Plus三维激光扫描仪在野外作业时,设置测站后人员即可通过无线连接操控仪器。仪器通过发射和接收被测物体表面反射的激光获取目标对象的数据点(点云),人员可远离被测物体,真正实现所见即所得,大大提高测量效率和保证作业人员的安全。操作简单,可以在短时间内快速掌握。

 

外业扫描设站保证重叠度不低于30%,设站采用快速扫描模式,扫描视场角为180°,存在低洼或与上下站不通视的区域需要加站扫描;扫描的同时利用RTK测量扫描仪测站坐标,以便内业自动化拼接和定向操作。

 



 

 

内业拼接和定向

 

检查点云数据无误后(防止丢漏数据、下载数据不完整),导入点云和RTK测站数据(点云和RTK测站数据名称必须保持一致),采用带GPS坐标的自动化拼接对各测站数据进行拼接,再对所有点云进行定向,然后对所有点云进行合并,最后检查数据。如需要可进行抽稀和去噪处理。

 

 

 

激光点云数据分类,提取地面点

 

成果点云数据是整体反应现场现状的数据,会有诸多如草、木、车辆、人员等非地面的点云,计算体积前必须予以清除才能保证体积计算的精度。Si-Scan支持自动化点云分类和自动化地形模型恢复,这样方便查验分类效果和后期人工干预。

 

 

 

导入起算面,一键式体积计算

 

起算面由现场测量或用户直接提供,一般是带有三维坐标的一组坐标点,Si-Scan可以直接识别,并输出体积计算报表。

 

 

 

4 内业数据处理流程


 

外业测量完成后,通过无线下载得到原始数据后,按照以下流程对点云进行处理。

 

 

内业自动化点云预处理

 

外业采集得到激光点云数据后,内业预处理实现自动化,一键式导入点云数据,边缘蜷曲、中值滤波等一系列预处理过程后台自动化运行。

 

 

 

自动化拼接

 

拼接是数据后处理的关键一环,既要强调效率又要保证精度。现场环境地形地貌差异小,同名像点人工无法选择;手动拼接人工工作量大,难以保证精度。


为了解决这些问题,Si-Scan采用全新算法实现全自动化拼接,无需人工选取同名像点,更不需要额外设置标靶球等辅助工具。其中带GPS测站坐标的自动化拼接为拼接精度提供更强有力的保证。

 

 

沙坑地形相似,手动拼接难以选取同名像点

 

 

使用自动化拼接,确认拼接次序后自动运行

 

 

自动拼接完成,按测站以不同颜色显示,方便检查

 

 

点云恢复模型效果良好,没有重影和错位

 

 

点云平差定向

 

Si-Scan支持点云定向,选取需要定向的测站数据,利用定向功能一键式实现自动平差和定向,定向后即可获取实测地理坐标。

 

 

 

点云分类,自动化地形模型恢复

 

体积计算我们关注的是地面点,实际测量当中难免有植被、建筑、人员、车辆等地表附属物存在,这样如果不予以清除则必然会对体积测量的精度造成影响,利用Si-Scan平面约束分类,可自动对点云进行分类,提取地面点。


再利用快速化地形模型恢复功能可重建数字高程模型,这样不仅可以直观的查看点云分类效果而且还可以三维可视化编辑。利用编辑好后的DEM点云数据计算体积,则可以最大程度保证计算精度。

 

 

 

分类后效果,红色为地面点,白色为草木等噪声点

 


支持体积计算,自动化输出报告

 

Si-Scan后处理软件支持自动化体积计算,并能根据设置自动输出报告,输出报告也可根据用户要求定制开发,另外软件也支持平整面计算。

 

 

 

 

支持定制开发

 

后处理软件由思拓力自主研发,拥有自主知识产权,完全支持定制开发。

 

 

5 成果展示

 

 

 

点云数据:高程渲染

 

 

 

 

数字高程模型:高程渲染

 

 

6 配置清单

序号 产品名称 单位 数量 类别
1 激光扫描仪主机 1 必配
2 锂电池 2 必配
3 充电器 1 必配
4 天线支撑杆 1 必配
5 快速释放器 1 必配
6 提手 1 必配
7 基座 1 必配
8 仪器箱(含防损海绵内衬两块) 1 必配
9 软件光盘 1 必配
10 USB软件狗 1 必配

 

7 思拓力三维激光扫描仪介绍

 

X300 Plus是思拓力生产的一款脉冲式静态三维激光扫描仪。完全由思拓力设计,性能优异、简单易操作,适合中国本土,符合中国测量用户的传统与习惯,适应野外复杂的工作环境。


X300 Plus内置相机输出真彩色点云数据,自建长测程WiFi热点,通过平板电脑、笔记本、PDA 或智能手机进行无线操控,你可以在野外轻松直接地扫描、组织工作、检查数据储存和创建输出文件。

 

 

X300 Plus特点

 

• 脉冲式静态三维激光扫描仪;
• 轻巧便携,重量(含电池)仅 6 千克;
• 使用一级安全激光,对人眼无损伤;
• 可拆装充电锂电池,每块可持续工作 5 个小时;
• 全封闭式扫描镜;
• 内部集成1000万像素的工业级数码相机,实现点云附色;
• 高速USB接口,可直接下载点云数据到外置USB存储器;
• 内置WiFi热点,通过任何有WiFi的终端设备(智能手机、平板电脑、笔记本电脑等)均可实现对扫描仪的远程控制;
• 可搭载GNSS接收机,获得精确测站坐标;
• 国产,高性价比,高约节本;
• 质量牢固,体积轻便;
• 开箱即用,节省时间和费用;
• 中程野外作业的理想工具。

 

X300 Plus技术参数

激光类型

脉冲式

最大测距(m)

80%反射率,≥300

最小测距(m)

80%反射率,2

扫描光学系统

竖直面旋转镜面,水平面旋转基座

角度分表率

1.35′

扫描速率(p/s)

≥40,000

激光等级

ClassI

激光波长(nm)

915

回波模式

单次回波

激光发散度(mRad)

0.37

扫描视场(°)

水平360,垂直180;可加载垂直旋转云台(垂直360)

水平测角分辨率(°)

0.0225 º

垂直测角分辨率(°)

0.0225 º

测距精度(mm)

<5mm @ 50m;<30mm 300m

系统重量(㎏)

≤6.5kg(不含电池)

工作温度(℃)

从-10℃到50℃

存储温度(℃)

从-25℃到80℃

供电方式(V DC)

内置电池

平均功耗(W)

12V,40W

摄像机分辨率(pixel)

内置专业数码相机,像素≥1070万像素

单个电池工作时间

5h

电池数量

2块

数据存储(GB)

32GB(可扩充至64G)

数据传输方式

WIFI、USB接口、支持无线传输

防水等级

IP65

操作模式

Wi-Fi无线连接、通过智能手机或平板电脑界面实现远程操控

补偿器

改正范围±10°,精度20秒的倾斜补偿器

数据后处理软件

SI-SCAN 拥有软件著作权

播报系统

人声语音播报

触摸屏操作

LED触屏控制系统

单站测量速度

平均5分钟

与GNSS联合作业

自带快速释放器,扫描仪通过旋转螺纹装卸GNSS,使用更加方便

3D全景展示

可量测的3D全景汇报展示系统

 

 

8 思拓力后处理软件介绍

 

 

Si-Scan是用于机载、车载、地面激光雷达点云数据管理、显示、分析、表达与处理的集成化地理空间解决方案。
 

思拓力X300 Plus处理软件Si-Scan基于Windows平台,集大场景数据管理、智能化编辑操作、三维建模、以及模型驱动和特殊效果引擎于一身,为快速三维场景重建、漫游、虚拟现实和视景仿真提供了全面的解决方案。


 

 

软件整体界面

 

 

软件优点


• 海量点云数据支撑;
• 真正的激光点云三维可视化;
• 迅捷的地物特征识别与提取,智能灵活的线面矢量模型生成与编辑;
• 强大的后期处理工具;
• 数据生产效率提高。

 

 

实现功能

 

支持txt ,las ,e57, ptx等格式导入;
可对点云进行粗差点剔除、均匀化抽稀、点云分割、水平面纠正等预处理
可删除指定高度点云、删除距离扫描中心指定点云等功能;
可通过点云制作全息影像;
支持选点拼接、三面拼接、GPS+一个面拼接、GPS+二个面拼接、二维影像拼接、标靶球拼接等拼接方式,并支持选点GPS定向;
支持点云两点、多点量测、面积量测、高度量测和坡度量测;
支持点云平面约束分类、TIN渐进加密分类和绝对高程分类法;
支持点云体积计算、平整面计算;
支持测图功能,点云立面线提取、杆状地物提取、单个面片拟合线、多个面片拟合线等功能,能结合CAD在线联机测图;
支持DEM计算、等高线计算和水平剖分点云等功能;
软件支持批处理,可导出txt、las、dat等格式;
支持自动化立面线提取,可导出2D、3D矢量图(DXF格式);          
专业用于三维激光扫描数据后处理;
支持内置相机照片自动贴附点云,点云带有RGB属性;
可自定义虚拟测站,任意选取另存点云;
可进行点拼接(粗拼),根据空间假定模型的重合度自动精拼;
支持基于点云生成漫游视频;
支持自动化断面线制作;
支持点云自动化拼接 ;            
自定义虚拟扫描;
支持横截面制作与编辑;
支持三维量测(面积、体积、距离)以及智能化标注;
支持地理配准和自由选取测量参照点;
支持点云平差、姿态互换;
支持点云多样化显示。

 


思拓力三维激光扫描仪硬件部分保修详见思拓力3D售后服务条款,软件可终身免费升级并且24小时响应,免费提供软硬件培训。

 


更多精彩案例,请关注思拓力测绘(微信号:situolisurveying)的持续更新!


如果您希望了解更多思拓力三维激光扫描仪产品信息,请与思拓力(020-66252886)或当地代理商联系!

 

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