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在城市设计中,我们经常需要对街道的空间格局和建筑三维信息进行了解和记录,采用传统的测量方法很难满足设计的需要。三维激光扫描是一项高新技术,主要用于对物体空间外形和结构进行扫描,以获得物体表面的空间坐标。它的重要意义在于能够将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号,为实物数字化提供了相当方便快捷的手段。它能够重构现实的全方位立体空间,完整描述建筑物的各个关键因素,可以提供真实准确的三维模型。它的测量结果能直接与多种软件接口,已广泛应用于各个领域。在城市设计中,三维激光扫描技术的应用还处于起步探索阶段。如何在大尺度的范围内利用三维激光扫描技术快速采集建筑物的三维信息,并对数据进行有效的处理为设计所用值得深入研究。研究的意义在于发挥现代科学技术在设计中的辅助作用,快速解决繁琐的、无聊的测绘工作,并对设计对象进行全方位的理解和认识。
本论文以三维激光扫描系统的工作流程为线索,结合实际工程项目,对其在城市设计中应用时所遇到的问题进行探讨和解答。其中涉及到的问题主要有仪器的选择、站点和扫描精度的设置、扫描数据的处理过程、仪器自带软件与其他软件的协同工作等。论文共分为绪论,论述主体和结语三大部分。绪论部分首先论述三维激光扫描技术的特点和应用现状,地面三维激光扫描仪的分类,然后提出选题的意义所在和论文的主要结构。主体部分在结合实际的城市设计项目的基础上,重点论述三维城市数据的获取方法和数据处理的方法。在数据获取方面,首先介绍三维激光扫描系统的硬件组成及其主要的工作原理,然后介绍了三维激光扫描仪的附带软件Cyclone的主要组成部分和功能,最后结合长泾老街保护和更新设计的实际工程项目,详细介绍三维城市数据获取的主要工作流程,其中包括扫描时站点、扫描精度的设置以及扫描过程的操作方法。在数据处理方面,首先介绍点云的预处理过程和方法,包括数据的坐标匹配和数据滤波。然后论述利用Cyclone软件对点云数据进行三维建模的两种方法,即三角面片网格建模和“智能生长”建模。论文总结了这两种建模方式的操作方法以及其对扫描精度的要求。然后介绍了Cyclone软件和AutoCAD交互工作的主要方式。最后介绍模型的转换和三维可视化的方法。结语部分对论述主体部分的分析结果进行了归纳和总结,并提出今后需要继续深入研究的一些方向。