引言：
城市规划地下空间作为一个数字孪生都市的主要部分，其空间位置和内部建筑设施位置等的站点数据，已经成为了城市规划主管单位在建设地下空间时地理信息系统中必须要了解的主要信息之一，比较常见的地下空间类型有地下综合商务区、地下综合停车位、人防建筑、轨道交通等。但在进行地下空间的建筑物三维模型过程时，因为没有现势性较强的建筑二维竣工图纸做为依据，而地下空间元素的丰富，地下空间三维模型过程将比地上建筑更加难于进行。随着现代精密检测技术的发展，将三维激光扫描技术逐渐广泛应用于城市地下空间测量行业，利用三维激光扫描仪就能够在都市复杂多变的地底空间环境中完成扫描工作，并且通过非接触测量可以准确的得到了被测量对象中大量的高密度的重点的物体的三维空间形象信息和线、面、体的各类图件信息，将这种方法运用在城市地下空间的三维建模领域中有着无可比拟的优越性。
一、三维激光扫描技术原理
三维激光扫描技术在上世纪九十年代中期逐步开发并形成，其基本原则与全站仪测量的观察角的基本原则很相似，但不同之处是三维激光扫描技术通过非接触式手段，所利用的高速激光束可以探测物体的表面数据，并自动记录下大量的密集点云信息，然后再经过运算可大规模、高分辨率地迅速的建立出所测对象的空间位置数据并形成三维空间模型，所以它也可以称为"实景复制技术"。三维激光扫描仪所收集到的点云数据信息都是从扫描图像座标系为依据的，而扫描图像座标系的基本含义是：以发送激光束点为该座标系原点，X轴为拍摄仪的水平旋转时的零方位，Z轴为拍摄仪水平后的天顶方位(理论竖直轴)，而Y轴则与X轴、Z轴均为右手位置相关，
二、运用三维激光扫描方法，进行城市地下空间三维模型的研究优势
城市地下空间通常是由独特的单体房屋组成，具有结构复杂、透视环境较差、日照不足的特征。尽管常规的电子全站仪检测手段能够实现城市地下空间的检测，但面临许多难以解决的具体困难，如检测网络布局比较困难、效率低下、极易发生漏测、测错的结果、操作过程繁琐等。
三维激光扫描科技是新兴高精尖测量技术，利用主动式辐射激光检测的方法，使用无接触式激光扫描科技能迅速、高清晰度地获得在地下空间环境中，有效区域内所有建筑表面的精确点云信息，不但能检测到地下空间的各个角度，同时还能对地下空间内部复杂构造信息表达更加详尽，从而有效减少了漏测、测误的现象。此外，在现场作业时，由于不受地面照明要求的影响，也解决了地下空间照明不足的问题，所以，三维激光扫描技术在地下水空间测量中相比于常规测定方法，具有无可比拟的优越性。
三、工程实例
（一）控制测量
地下空间测量使用了和地球表面相同的测量基线，并通过联系测量设备把地球基准导入到了地底。在二个出口场地上分别布置了二个监控地点，并通过网络RTK测出了四个监控地点的水平座标和高度。在二个出入口的墙面上分别摆放了二幅靶子纸，标靶定位要考虑了让靶子核心的地法向量角度和大地传感器所发出的激光束交角尽可能地小，并将免棱镜全站仪安装到地底控制位置上，以测量靶子核心的水平座标和高度，靶子纸的中心线当作固定点用来把后续扫描仪所拍摄的目标位置精确配准在与地底控制位置相同的坐标系内，另一副靶子纸则当作附合导线的检测地点用。
（二）点云采集
该设备使用瑞格RieglVZ-1000三维激光扫描仪完成工作，该扫描仪的扫描形式为双脉冲型，最大测程范围是二点五〜一千四百m，最大扫描精度为5mm100m，并且拥有360°的扫描视野，该设备还拥有极快的扫描速度，最高可以实现每秒测量122000个点，大大提高了效率。此次工程的地下车站均为标准设计，可不布设靶子开始建站，利用墙角的明显特征点当作公共点就可实现测点中间的粗略拼合，然后再利用ICP算法实现精拼，因此建站时要尽可能确保所测量的点云数不存在冗余。
（四）三维模型构建
采用3DMAX软件系统完成模型，由于3DMAX是传统的三维模型软件系统，所以模型流程已经相对成熟了。在运用3DMAX软件系统模型时，先把点云数据的原始格式经过recap软件转换成RCS或RCP格式，然后运用3DMAX2016以上版附送的点云工具加载点云数据。3DMAX中由于是人工模型，速度较慢，本作业中采用了借助edgwise点云模型软件系统辅助建模的方式，并借助edgewise软件系统的自动拟合功用，对墙壁、管道和钢铁等规则物品实现了自动、半自动化模型，而其他物品则在3DMAX中构建，两种模型方式相结合的方式能够大幅度提高模型的速度。
（五）纹理贴图
纹理数据采集是指使用数字摄录机对实地环境开展的拍照，在拍照时应尽量避免逆光取景，并尽可能选取水平方位完成，尽量减少侧视、俯瞰、仰望等拍摄角度，并尽可能选取真正满射像艾。对已录制的图片还应经过贴图加工，方法主要是通过选取图案解决透视问题、通过加工图案细节去处遮挡的杂色线等，终于在3DMAX中对已加工好的贴纸通过与人工互动的方式，完成了逐面粘贴。
由以上统计数据即可得知，在一个检查点中平面误差最大为0.189m，高程误差最大为0.186m，符合《都市三维建模技术MCJJ/T157-2010)有关都市精细模型中平面尺度和标高准确度差不得小于0.2m的规定。
结语：
本文以地下停车库为例，结合三维激光扫描技术于城市地下空间建模中的运用展开了具体的探索与研究，通过具体研究表明通过利用三维激光扫描技术，能够十分快速且大量地构建出物体的三维空间的模型，尤其是在通视条件比较差、具体构建并不规则的城市地下空间中更加具有应用的优势。
参考文献：
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