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Trimble X7雷射掃描儀於道路掃描應用

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蒐集道路的地理資訊對於都市更新、道路設計、車道分流等規劃,具有相當的重要性,相較於傳統製作平面圖的測繪工作流程,3D雷射掃描儀能更快、更安全並且全面的收集道路現場的資料,不僅有地面的標線、人口蓋、排水系統等數據,也包含燈號、路標、行道樹、電纜線、路旁建物等等三維的空間資訊,除此之外,使用3D掃描儀的工作流程可以在不需要交通管制的情況下作業,並且數位化的資料對於後續的製圖軟體(如:AutoCad)或地理資訊軟體(如:ArcGIS)等,都可以無縫接軌的做後續應用。
本次應用是利用Trimble X7雷射掃描儀於位在臺北小巨蛋旁的南京東路與敦化北路十字路口進行掃描??偣?3站的外業掃描時間約:100分鐘。
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Trimble X7雷射掃描儀
  • Trimble X7雷射掃描儀具有相當多突破性技術與高精度掃描數據,可以為使用者提供高效、安全、精準的工作流程。
  • 小巧輕便的外型搭配碳纖維腳架,相較於一般架站型掃描儀,具有更多的攜帶靈活性。
  • 自動校準功能省去使用者每年進廠校正的花費與停工的成本。
  • 高達45°的自動水平補償,大量省去使用者架站調整水平的時間。
  • 外業現場自動點雲資料拼接功能,能大量減少內業的資料後處理時間,並且可以在現場直接檢視掃描拼接成果,確保離開現場前的數據完整性,大量減少為補測資料而往返現場的時間與金錢成本。
  • 高靈敏的掃描模式能有效掃描暗色與反光表面。
  • 對人眼無害的第一級安全雷射,即使在車來人往的十字路口也可安全作業

現場即時檢視拚接好的掃描成果,下圖為真實色彩的點雲

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掃描站檢視彩色點雲
pointcloud.PNG

雷射強度分色圖
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點雲編輯與分類
外業現場收集到並且拼接好的點雲資料,可以在辦公室利用點雲後處理軟體加以編輯,並輸出資料至其他地理資訊或製圖軟體做後續應用,這邊我們使用的是Trimble Business Centers (TBC) 內業軟體來進行點雲整理與編輯,拼接好的點雲資料,可以利用點雲自動分類的功能,軟體將自動分類內建可分類的項目,如:建物、地面、樹木、號誌桿與標示牌、電纜線等,除了自動分類以外,也可利用手動的方式分類點雲資料,建立自己所需的點雲群組分類,或將不需要的點雲分類並隱藏,或是在檢視的時候只顯示特定的點雲類群,最後可以將整理過後,所需要的點雲資料導出做後續在其他軟體的應用。

自動分類點雲類別。圖中的紫色為建物、深綠色為樹木、棕色為地面、紅色為路燈與號誌,而淺綠色為未分類的點雲。
region.PNG
 
分類過後的點雲可以個別顯示或將不需要的點雲隱藏(如:行人與汽車等),甚至更便於導出所需的點雲做後續的應用。下圖為將未分類的點雲隱藏的成果。
region need.PNG

只顯示地面群組。這樣的功能非常便於進行地形的繪製,甚至可以利用TBC中的surface功能,利用點雲製作三角網格的地形面。
region ground.PNG
 
三角網格的地形面
region ground surface.PNG
 
手動分類點雲。直接框選目標的點雲,或搭配limit box的功能,讓畫面只在限制的範圍中顯示以便於選取,最後建立新的群組,提取所需的點雲。
create region.PNG

向量圖檔建立
除了整理點雲的功能外,TBC還具有簡易的CAD模組,可繪製向量性圖形的點與線段。我們可以利用道路掃描的點雲資料描繪出現場道路的地理資訊,如地面的標線、道路的邊緣、人行道、人口蓋、排水系統等平面資訊,或是描繪燈號、路標、行道樹、電纜線、路旁建物等三維的空間資訊,數位化的地理資訊更能有效的提供後續的其他應用。
利用點雲描繪3D的向量性圖形
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CAD.PNG

2D與3D檢視向量性圖形
CAD_2D3D.PNG

結語
利用Trimble X7所收集的點雲資料,搭配Trimble Business Center後處理軟體的使用,除了可以在外業工作時,就將各站的掃描資料拚接完成,減少內業的點雲拚接工作時間外,點雲的自動與手動分類功能也可以有效地幫助使用者去除掃描時的雜訊,並針對所需的點雲做處理(如:利用地面點雲建立地形資料),最後提取與導出所需要的點雲資料。除此之外,TBC的CAD功能也能幫助使用者繪製向量性圖形,建立道路現場的各種地理資訊,並導出這些向量性圖形資料(如:DWG、DXF、IFC、SKP、SHP、KML等格式),以利於其他軟體做後續應用。

工作流程與時間:
外業工作時間:
Trimble X7外業現場掃描:1小時40分鐘

內業工作時間:
X7點雲資料拼接:2小時。如果架站資料可於外業時拚接完成,即可省去此2小時。
X7點雲分類:1小時
點雲地理資訊描繪:1小時30分鐘

內外業工作時間總和:
一般架站式掃描儀:6小時10分鐘(可能有重返現場補測資料的風險!)
X7掃描儀:4小時10分鐘


關於Trimble X7的相關介紹可以參考:
Trimble X7雷射掃描儀:www.thateverythingblogger.com/goods/496.html
Trimble X7 3D雷射掃描儀應用介紹:www.thateverythingblogger.com/news_detail/549.html
Trimble X7 古蹟掃描應用—四四南村:www.thateverythingblogger.com/goods/496.html
Trimble X7 地面式光達與UAV整合應用—四四南村:www.thateverythingblogger.com/news_detail/601.html
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