CN112923865A - 建筑三维激光测绘数据采集传输处理的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明申请公开了一种建筑三维激光测绘数据采集传输处理的方法及系统，包括移动终端、快速平面采集器、三维激光扫描仪、便携式路由器、数据传输云台、计算机终端以及数据库；本发明通过快速平面采集器可快速采集建筑的平面图；通过移动终端规划、记录扫描定点位置，并实时传输点云文件，实时掌控现场工作、合理规划站点设置、便捷核查建筑测绘数据；通过数据管理平台和数据库自动处理和储存数据，避免传统数据整理工作由于现场信息不全、无法自查、数据名称混乱造成的数据完整性不足的问题；数据使用者可通过计算机终端，登录数据管理平台网页对点云文件进行浏览和处理，降低了点云文件处理的软硬件要求，增强了通用性，节省了建筑测绘的成本。

Description

建筑三维激光测绘数据采集传输处理的方法及系统

技术领域

本发明涉及建筑测绘领域，具体涉及一种建筑三维激光测绘数据采集传输处理的方法及系统。

背景技术

一般在对建筑进行三维数据采集时，合理规划三维扫描装置的扫描定点位置，对于数据的采集十分重要，且对于不同测绘对象，数据采集的侧重点也不同；由于数据使用者不会随时在现场，且扫描操作人员对建筑的测绘数据理解有限，有可能无法准确理解数据使用者的想法，无法准确记录、及时使传达现场状况，导致扫描操作人员规划的三维激光扫描仪的扫描定点位置不够完善，最终可能导致无法采集到完整的、合理的建筑测绘数据。

且一般采集建筑测绘数据是通过多台三维扫描设备同时采集，由于各设备的作业进步不一致，操作人员间沟通不畅，无法对数据采集进度客观评价，由此传统的建筑三维扫描测绘数据时往往会加大数据采集的密度以及点云文件的数量来尽量保证数据的完整性，但这样会造成大量的多余数据，且即便如此，亦不能避免由于规划扫描位置失误导致数据不够完整。

同时，传统的建筑数据采集测绘时，由于三维扫描设备的扫描定点位置以及测绘数据在现场不便自查，需要待现场采集工作结束后将所采集的数据传输回计算机中，才能够核查数据的完整性，由此经常会遗漏某些扫描定点位置的数据没有采集而造成测绘数据的不完整。

传统的建筑三维测绘数据的处理需要使用专业的处理软件进行，对计算机等硬件设备要求较高，且软件的需要单独购买，无法通过软件将数据共享到其他计算机中，通用性较差。

发明内容

本发明意在提供一种通用性强、对计算及配置要求低、能保证采集数据完整性的建筑三维激光测绘数据采集传输处理的方法及系统。

本发明一方面提供建筑三维激光测绘数据采集传输处理的系统，包括移动终端，快速平面采集器、三维激光扫描仪、便携式路由器、数据传输云台、计算机终端以及数据库；所述快速平面采集器通过其内置的WiFi模块与移动终端进行无线连接，在快速平面采集器将建筑平面数据采集完成后并传输至移动终端后，所述移动终端与便携式路由器所形成的局域网连接，所述便携式路由器与数据传输云台通过网线连接，数据传输云台处安装有三维激光扫描仪且所述数据传输云台与所述三维激光扫描仪通过电连接进行数据交换，所述移动终端与数据库通过网络连接，数据库与计算机终端通过网络连接。

进一步，所述移动终端与数据库连接的网络包括局域网和4G网络。

快速平面采集器是是一款基于slam算法、利用单线全周式扫描激光雷达采集空间数据、生成建筑平面的装置，通过快速平面采集器，操作人员可以将建筑的平面数据快速采集，并通过快速平面采集器自动生成平面图，生成的平面图通过局域网传输到操作人员的移动终端中，如传输到操作人员的手机、平板电脑等方便携带的设备中；操作人员的移动终端上预先安装有相应的操作软件，用以测绘数据收集、整理、网络传输；然后在移动终端中规划好三维激光扫描仪的扫描定点位置。操作人员操作移动终端可以通过网络实时地将建筑的平面图以及规划的扫描定点位置传输回数据库中，数据使用者可以登录数据管理平台进入数据库，即可看到建筑平面图和操作人员所规划的扫描定点位置，给予操作人员反馈意见，协助操作人员完善扫描定点的规划，提高三维激光扫描仪所扫描的建筑数据的完整性。

本发明另一方面提供建筑三维激光测绘数据采集传输处理的方法，按以下步骤进行：

S1.将移动终端与快速平面采集器通过两者内置的WiFi模块发送信号形成局域网进行无线连接；移动终端与快速平面采集器进行无线连接，可方便操作人员在一定范围内使用移动终端对快速平面采集器进行远程操控，可摆脱线材的影响，使得使用快速平面采集器采集建筑平面的过程更加方便；

S2.使用快速平面采集器，对建筑的平面数据进行采集，并生成建筑平面图；快速平面采集器将建筑的平面数据采集完成后，自动生成平面图，不需要操作人员进行数据处理，节省了大量数据处理时间，使得操作人员在现场即可得到建筑平面图，有效提高了建筑平面图数据的采集处理效率；

S3.将快速平面采集器所采集生成的建筑平面图通过局域网传输至移动终端中；快速数据采集器将建筑平面图传输到移动终端上，方便操作人员在现场查阅建筑的平面图；

S4.通过操作移动终端，在其收到的建筑平面图上规划三维激光扫描仪的扫描定点位置；操作人员可以在建筑数据的采集现场直接规划三维激光扫描仪的扫描定点位置，使得规划扫描定点位置更加便捷；

S5.移动终端通过网络将建筑平面图以及在平面图中规划的扫描定点位置数据一同回传至数据库中；移动终端将建筑平面图及扫描定点位置传输到数据库中，能够实时保存数据，避免应意外情况导致移动终端内的数据丢失，同时也方便后续数据使用者对建筑数据进行查阅和处理；

S6.将三维激光扫描仪通过数据传输云台连接到便携式路由器所形成的局域网内，同时将移动终端连接入便携式路由器所形成的局域网内，使得移动终端与三维激光扫描仪能够进行实时通讯；三维激光扫描仪与移动终端通过局域网连接，使得三维激光扫描仪扫描建筑结构形成的点云文件能够实时传输到移动终端中，以便操作人员实时在现场查阅扫描的点云数据，同时，操作人员也能够通过移动终端向三维激光扫描仪发送操作指令，使得三维激光扫描仪能够被操作人员在一定的距离内进行远程操控；

S7.将三维激光扫描仪放置于所规划的扫描定点位置并启动，操作移动终端远程控制三维激光扫描仪，并使得三维激光扫描仪所生成的点云文件与对应扫描定点位置处的扫描数据对应；且三维激光扫描仪将其扫描生成的点云文件数据通过局域网实时传输到移动终端中；三维激光扫描仪与规划的扫描定点位置一一对应，能够保证点云数据的准确性，同时也方便后点云文件的自动处理；

S8.移动终端通过网络将所获取的点云文件数据传输到数据库中；移动终端通过4G网络将点云文件传输回数据库中，数据库能够将点云文件进行自动保存命名，以便数据使用者查阅；

S9.数据使用者使用计算机终端通过网络连接数据库，对数据库中的点云文件进行查阅和处理；数据使用者通过计算机终端，通过网络登录到数据管理平台，查阅数据库内的点云文件，进行数据整理、数据处理、数据核查等操作。

进一步，所述步骤S5中，数据使用者可通过计算机终端远程浏览数据库中的建筑平面图及规划的扫描定点位置，实时监测现场的数据采集状况以及完善扫描定点位置的规划。

当数据使用者通过计算机终端登录进数据库中，查看到建筑的平面图以及扫描定点位置时，发现有不合理之处，可及时联系建筑现场的操作人员，使得操作人员能够对现场定点位置进行再次规划或增加扫描定点位置，满足数据使用者的需求。

进一步，所述步骤S7中，每台三维激光扫描仪分别单独与一台移动终端连接。

每台三维激光扫描仪通过独立的移动终端进行控制，可以有效地提高三维激光扫描仪控制的准确性，同时能够更好地接收来自三维激光扫描仪的点云文件数据。

进一步，所述步骤S7中，扫描定点位置在各移动终端中同步显示，已经被三维激光扫描仪采集过数据的扫描定点位置在移动终端中有相应的标记且标记被同步显示至各移动终端中，操作人员通过移动终端在现场核查测绘数据，避免数据遗漏采集。

扫描定点位置可在各移动终端上同步和共享，操作人员可通过其手上的移动终端即可观测到所有的扫描定点位置的扫描信息，不会由于使用了多台移动终端控制多台三维激光扫描仪造成数据不同步，导致三维激光扫描仪在同一个扫描定点位置上重复扫描；各三维激光扫描仪的点云文件数据分别通过控制其的移动终端上传至数据库中，移动终端之间不共享点云文件数据。

本发明的有益效果在于：

1.本发明通过快速平面采集器可快速采集建筑的平面图，实现采集现场建筑平面分布的精确记录；

2.通过移动终端实时规划、记录扫描定点位置并实时传输点云文件，实时掌控现场工作、合理规划站点设置、便捷核查建筑测绘数据，避免信息不对称造成建筑测绘数据采集失误；

3.通过数据管理平台和数据库自动处理和储存数据，避免传统数据整理工作由于现场信息不全、无法自查、数据名称混乱造成的数据完整性不足和数据安全问题；

4.数据使用者可通过计算机终端，登录数据管理平台网页对点云文件进行浏览和处理，降低了点云文件处理的软硬件要求，增强了通用性，节省了建筑测绘的成本。

附图说明

图1为本发明建筑三维激光测绘数据采集传输处理的方法及系统的逻辑框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

如图1所示，建筑三维激光测绘数据采集传输处理的系统，包括移动终端，快速平面采集器、三维激光扫描仪、便携式路由器、数据传输云台、计算机终端以及数据库；所述快速平面采集器通过其内置的WiFi模块与移动终端进行无线连接，在快速平面采集器将建筑平面数据采集完成后并传输至移动终端后，所述移动终端与便携式路由器所形成的局域网连接，所述便携式路由器与数据传输云台通过网线连接，数据传输云台处安装有三维激光扫描仪且所述数据传输云台与所述三维激光扫描仪通过电连接进行数据交换，所述移动终端与数据库通过网络连接，数据库与计算机终端通过网络连接。

所述移动终端与数据库连接的网络包括局域网和4G网络。

通过快速平面采集器，操作人员可以将建筑的平面数据快速采集，并通过快速平面采集器自动生成平面图，生成的平面图通过局域网传输到操作人员的移动终端中，如传输到操作人员的手机、平板电脑等方便携带的设备中，然后在移动终端中规划好三维激光扫描仪的扫描定点位置。操作人员操作移动终端可以通过局域网以及4G网络实时地将建筑的平面图以及规划的扫描定点位置传输回数据库中，数据使用者可以登录数据管理平台进入数据库，即可看到建筑平面图和操作人员所规划的扫描定点位置，给予操作人员反馈意见，协助操作人员完善扫描定点的规划，提高三维激光扫描仪所扫描的建筑数据的完整性。

本发明的建筑三维激光测绘数据采集传输处理的方法，按以下步骤进行：

S1.将移动终端与快速平面采集器通过两者内置的WiFi模块发送信号形成局域网进行无线连接；

首先启动移动终端和快速平面采集器，同过两者内置的WiFi模块进行无线连接，可方便操作人员在一定范围内使用移动终端对快速平面采集器进行远程操控，可摆脱线材的影响，使得使用快速平面采集器采集建筑平面的过程更加方便。

S2.使用快速平面采集器，对建筑的平面数据进行采集，并生成建筑平面图；快速平面采集器将建筑的平面数据采集完成后，自动生成平面图，不需要操作人员进行数据处理，节省了大量数据处理时间，使得操作人员在现场即可得到建筑平面图，有效提高了建筑平面图数据的采集处理效率；

操作人员手持快速平面采集器按一定的规律和顺序走过需要绘制平面图的建筑空间，快速平面采集器上的单线激光雷达开始全周式扫描采集建筑测绘数据，单线激光雷达收集所经空间的墙面位置，并将收集的数据传输至快速平面采集器的处理器中，快速平面采集器的处理器对接收到的激光雷达数据应用slam算法，生成建筑墙面位置的三维点云模型，再将点云模型按照俯视图方向进行投影，即可生成建筑的平面图。

S3.将快速平面采集器所采集生成的建筑平面图通过局域网传输至移动终端中；快速数据采集器将建筑平面图传输到移动终端上，方便操作人员在现场查阅建筑的平面图；

快速数据采集器将生成的建筑平面图通过局域网传输到移动终端中，移动终端通过其预装的操作软件获取建筑平面图，以便操作人员观测建筑平面图，掌握建筑的平面信息。

S4.通过操作移动终端，在其收到的建筑平面图上规划三维激光扫描仪的扫描定点位置；

操作人员在移动终端上规划三维激光扫描仪的扫描定点位置，使得操作人员可以在建筑数据的采集现场直接规划三维激光扫描仪的扫描定点位置，结合现场的实际情况作规划，使得规划扫描定点位置更加便捷以及扫描定点位置的规划更加合理、更加贴合实际。

S5.移动终端通过网络将建筑平面图以及在平面图中规划的扫描定点位置数据一同回传至数据库中；

操作人员操作移动终端，并通过网络将建筑的平面图和现场操作人员规划的扫描定点位置传输至数据库中，能够实时保存数据，避免应意外情况导致移动终端内的数据丢失，同时也方便后续数据使用者对建筑数据进行查阅和处理。

S6.将三维激光扫描仪通过数据传输云台连接到便携式路由器所形成的局域网内，同时将移动终端连接入便携式路由器所形成的局域网内，使得移动终端与三维激光扫描仪能够进行实时通讯；

操作人员通过移动终端将建筑平面图和扫描定点位置传输到数据库中，启动便携式路由器，并将数据传输云台与移动终端通过局域网连接，使得移动终端能够同时与互联网、局域网进行通讯，即移动终端能够在接收数据传输云台数据的同时将数据回传至数据库中，数据传输云台与三维激光扫描仪电连接来进行数据传输，使得三维激光扫描仪扫描建筑结构形成的点云文件能够实时传输到移动终端中，以便操作人员实时在现场查阅扫描的点云数据，同时，操作人员也能够通过移动终端向三维激光扫描仪发送操作指令，使得三维激光扫描仪能够被操作人员在一定的距离内进行远程操控。

S7.将三维激光扫描仪放置于所规划的扫描定点位置并启动，操作移动终端远程控制三维激光扫描仪，并使得三维激光扫描仪所生成的点云文件与对应扫描定点位置处的扫描数据对应；且三维激光扫描仪将其扫描生成的点云文件数据通过局域网实时传输到移动终端中；

将三维激光扫描仪放置在规划的扫描定点位置上，操作移动终端将三维激光扫描仪与规划的扫描定点位置一一对应绑定，能够保证点云数据的准确性，同时也方便后点云文件的自动处理；然后启动三维激光扫描仪，三维激光扫描仪将扫描得到的点云文件数据传输至数据传输云台，数据传输云台通过便携式路由器形成的局域网将数据传输至移动终端中，操作者可通过移动终端实时观测三维激光扫描仪的运行状态，当一个扫描定点位置处的点云数据收集完毕后，操作人员将三维激光扫描仪放置在另一个未执行扫描操作的扫描定点位置上，通过移动终端再次将三维激光扫描仪和待扫描定点位置绑定，进行此扫描定点位置的激光扫描采集点云数据的操作。

S8.移动终端通过网络将所获取的点云文件数据传输到数据库中；

由于移动终端能够与局域网和互联网同时进行通讯，所以移动终端在接收到点云文件的同时可将点云文件通过4G网络传输回数据库中，数据库能够将点云文件进行自动保存命名，以便数据使用者查阅。

S9.数据使用者使用计算机终端通过网络连接数据库，对数据库中的点云文件进行查阅和处理；

当操作人员通过移动终端将建筑的点云文件数据上传至数据库后，数据使用者可使用计算机终端，通过网络登录到数据管理平台，查阅数据库内的点云文件，进行数据整理、数据处理、数据核查等操作，数据使用者能够及时地查阅建筑点云数据是否符合其要求，如建筑的测绘数据还没有达到数据使用者的要求，数据使用者可以及时反馈给现场的操作人员，让操作人员及时地补充数据。

所述步骤S5中，数据使用者可通过计算机终端远程浏览数据库中的建筑平面图及规划的扫描定点位置，实时监测现场的数据采集状况以及完善扫描定点位置的规划。

数据使用通过计算机终端可查看建筑的平面数据和规划的扫描定点位置，当数据使用发现扫描定点位置规划不合理或者不充分时，可及时地联系现场操作人员，与现场操作人员进行充分的沟通，保证建筑测绘数据的完整性。

所述步骤S7中，每台三维激光扫描仪分别单独与一台移动终端连接。

每台三维激光扫描仪与移动终端一一对应，即一台移动终端控制一台三维激光扫描仪，使得多台三维激光扫描仪能够同时工作且单独控制，能够有效提高建筑的点云数据的采集效率。

所述步骤S7中，扫描定点位置在各移动终端中同步显示，已经被三维激光扫描仪采集过数据的扫描定点位置在移动终端中有相应的标记且标记被同步显示至各移动终端中，操作人员通过移动终端在现场核查测绘数据，避免数据遗漏采集。

扫描定点位置可在各移动终端上同步和共享，操作人员可通过其手上的移动终端即可观测到所有的扫描定点位置的扫描信息，直观地观测到哪些扫描定点位置的数据已经采集，哪些扫描定点位置处的建筑三维数据还未采集，降低某些或某个扫描定点位置遗漏采集数据的风险；且不会由于使用了多台移动终端控制多台三维激光扫描仪造成数据不同步，导致三维激光扫描仪在同一个扫描定点位置上重复扫描；各三维激光扫描仪的点云文件数据分别通过控制其的移动终端上传至数据库中，移动终端之间不共享点云文件数据。

将所有扫描定点位置上的建筑测绘数据采集完毕后，操作人员可在现场通过移动终端复核是否有遗漏的扫描定点位置的建筑数据没有采集，同时操作人员通知数据使用者通过计算机终端和网络查看数据库中的点云文件数据是否完整，是否符合使用者的需求，在现场确定数据无误后，可避免传统建筑数据测绘经常出现的数据遗漏，需要多次进入建筑现场测绘建筑数据的情况发生。

本发明通过快速平面采集器可快速采集建筑的平面图，实现采集现场建筑平面分布的精确记录；通过移动终端规划、记录扫描定点位置并实时传输点云文件，实时掌控现场工作、合理规划站点设置、便捷核查建筑测绘数据，避免信息不对称造成建筑测绘数据采集失误；通过数据管理平台和数据库自动处理和储存数据，避免传统数据整理工作由于现场信息不全、无法自查、数据名称混乱造成的数据完整性不足和数据安全问题；数据使用者可通过计算机终端，登录数据管理平台网页对点云文件进行浏览和处理，降低了点云文件处理的软硬件要求，增强了通用性，节省了建筑测绘的成本。

以上所述仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的适用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.建筑三维激光测绘数据采集传输处理的系统，包括移动终端，其特征在于：快速平面采集器、三维激光扫描仪、便携式路由器、数据传输云台、计算机终端以及数据库；所述快速平面采集器通过其内置的WiFi模块与移动终端进行无线连接；在快速平面采集器将建筑平面数据采集完成后并传输至移动终端后，所述移动终端与便携式路由器所形成的局域网连接，所述便携式路由器与数据传输云台通过网线连接，数据传输云台处安装有三维激光扫描仪且所述数据传输云台与所述三维激光扫描仪通过电连接进行数据交换，所述移动终端与数据库通过网络连接，数据库与计算机终端通过网络连接。

2.根据权利要求1所述的建筑三维激光测绘数据采集传输处理的系统，其特征在于：所述移动终端与数据库连接的网络包括局域网和4G网络。

3.建筑三维激光测绘数据采集传输处理的方法，其特征在于：按以下步骤进行：

S1.将移动终端与快速平面采集器通过两者内置的WiFi模块发送信号形成局域网进行无线连接；

S2.使用快速平面采集器，对建筑的平面数据进行采集，并生成建筑平面图；

S3.将快速平面采集器所采集生成的建筑平面图通过局域网传输至移动终端中；

S4.通过操作移动终端，在其收到的建筑平面图上规划三维激光扫描仪的扫描定点位置；

S5.移动终端通过网络将建筑平面图以及在平面图中规划的扫描定点位置数据一同回传至数据库中；

S6.将三维激光扫描仪通过数据传输云台连接到便携式路由器所形成的局域网内，同时将移动终端连接入便携式路由器所形成的局域网内，使得移动终端与三维激光扫描仪能够进行实时通讯；

S7.将三维激光扫描仪放置于所规划的扫描定点位置并启动，操作移动终端远程控制三维激光扫描仪，并使得三维激光扫描仪所生成的点云文件与对应扫描定点位置处的扫描数据对应，且三维激光扫描仪将其扫描生成的点云文件数据通过局域网实时传输到移动终端中；

S8.移动终端通过网络将所获取的点云文件数据传输到数据库中；

S9.数据使用者使用计算机终端通过网络连接数据库，对数据库中的点云文件进行查阅和处理。

4.根据权利要求3所述的建筑三维激光测绘数据采集传输处理的方法，其特征在于：所述步骤S5中，数据使用者可通过计算机终端远程浏览数据库中的建筑平面图及规划的扫描定点位置，实时监测现场的数据采集状况以及完善扫描定点位置的规划。

5.根据权利要求3所述的建筑三维激光测绘数据采集传输处理的方法，其特征在于：所述步骤S7中，每台三维激光扫描仪分别单独与一台移动终端连接。

6.根据权利要求3所述的建筑三维激光测绘数据采集传输处理的方法，其特征在于：所述步骤S7中，扫描定点位置在各移动终端中同步显示，已经被三维激光扫描仪采集过数据的扫描定点位置在移动终端中有相应的标记且标记被同步显示至各移动终端中，操作人员通过移动终端在现场核查测绘数据，避免数据遗漏采集。

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