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拓普康體積測繪GLS-2000 三維激光掃描儀
拓普康體積測繪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)測繪技術(shù)新突破。它通過高速激光掃描測量的方法，大面積高分辨率地快速獲取被測對象表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
拓普康體積測繪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)行測程調(diào)整，三種可選測程適用多種工作環(huán)境，減少試用成本，更快更遠(yuǎn)，使命必達(dá)！
2. 提供 m 3.5mm 測距精度，滿足多種測量行業(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)場環(huán)境進(jìn)行多類型掃描工作，150 米處平均 3.5mm 測距精度滿足絕大部分測量工作，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)于對手，實(shí)現(xiàn)了將三維掃描走向***的過程。
3. 全視場掃描能力，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） 長焦相機(jī)（ 500 萬像素）GLS-2000 三維激光掃描儀內(nèi)置兩臺 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，******自動量測儀器高功能，測***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)控制面板界面簡單明了，觸摸屏掃描功能可在一分鐘內(nèi)學(xué)會并掌握，無需作業(yè)人員具備相應(yīng)技術(shù)基礎(chǔ)。
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技術(shù)特點(diǎn)
1. 全站儀導(dǎo)線測量掃描方式，測量行業(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站基礎(chǔ)，僅需在掃描過程中通過測站后視法對后視棱鏡/標(biāo)靶進(jìn)行觀測，GLS-2000 將自動對棱鏡/標(biāo)靶板進(jìn)行掃描照準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)***定向，簡化后期數(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)，有效解決針對低反射率物體噪聲明顯的問題，對于傳統(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)，有效解決針對低反射率物體噪聲明顯的問題，對于傳統(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′自動補(bǔ)償范圍，***照準(zhǔn)自動補(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選擇法，可選擇***/***次回波信號，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，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 拓普康 GLS-2000
掃描方式 脈沖式（時間飛行法）
相機(jī)分辨率（像素） 雙相機(jī)（長焦/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 1M/3R
掃描視場角
水平 360°
垂直 270°
靶標(biāo)捕捉 2~200m/3″@50m
波長 1064nm/635nm
激光對中 有，自動量測
工作溫度 -5℃~40℃
存儲溫度 -20℃~60℃
存儲容量 64GB，SD 存儲卡
防塵防水等級 IP-54
工作時長(h) 大于 2.5 小時
電池型號 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)，而且每個點(diǎn)具有三維坐標(biāo)、點(diǎn)所處被測古建筑表面材質(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，被測古建筑可在***的時間間隔內(nèi)被多次測量，方便用戶分析其變形情況，并在關(guān)鍵部位標(biāo)注符號，標(biāo)明該部位的實(shí)時狀態(tài)。
3.3 虛擬三維重建
被測古建筑的點(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)價值、營造方法。
四、 古建筑測量實(shí)例 —— *故居
4.1 數(shù)據(jù)采集方案
經(jīng)過現(xiàn)場勘察分析，我們共布置了 3 個測站，并將測站和測站使用標(biāo)靶連接點(diǎn)方法進(jìn)行了拼接。測站、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，逐一在相應(yīng)測站對相應(yīng)的區(qū)域和標(biāo)靶進(jìn)行了掃描。在測站一，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；在測站二，在故居的外部約 15 米處進(jìn)行了掃描；在測站三，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)置測站名 掃描距離 掃描間隔 掃描用時
點(diǎn)云文件大
小
測站一 10 米 1 厘米 1.8 分鐘 31.3MB
測站二 10 米 1 厘米 2 分鐘 34.63MB
測站三 10 米 1 厘米 1.5 分鐘 24.33MB
外業(yè)測量根據(jù)上段所述 3 個測站按順序進(jìn)行了測量。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)測量、測站/后視測量和導(dǎo)入坐標(biāo)值測量法等三種測量方法中， 選擇了連接點(diǎn)測量方法進(jìn)行測試。連接點(diǎn)測量方法測量法簡單、***且易操作，適用于測量范圍在350 米之內(nèi)的區(qū)域。外業(yè)測量過程中，待測對象和標(biāo)靶是分開進(jìn)行掃描和測量的。我們可以首先選擇測量標(biāo)靶的命令，照準(zhǔn)標(biāo)靶位置，記錄點(diǎn)位。之后，在同一個測站位置上，我們選定測量區(qū)域，***測量距離與間距，掃描儀即可自動開始掃描。在內(nèi)業(yè)處理過程中，將測站一、測站二及測站三的點(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，并將不同測站下的相同連接點(diǎn)（標(biāo)靶）一一對應(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。如自動提取剖面、等高線，根據(jù)點(diǎn)云自動擬合線段、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。
拓普康體積測繪GLS-2000 三維激光掃描儀
