点云智绘在智慧工地中的应用
机载激光雷达与基于影像的密集匹配技术两者获取的点云均可以进行建筑工地施工进程监测与填挖方计算，如图1所示。
图1 机载激光雷达点云获取的施工工地的点云数据展示
本推文主要关注基于多期点云数据的填挖方计算的流程。同时，本文的技术方案同样适用于基于多期点云的盘煤、滑坡泥石流检测等。
一、技术流程
用户拿到多个时相（至少前后两期）的点云后，基于PCA软件可以按照下述流程进行点云数据的处理。
本案例中包含两期点云数据和一个shapefile格式的两个工地的轮廓多边形文件，如图2所示。两期点云数据均为摄影测量点云，实验区域位于我国的香港特别行政区。
（a）前一时相的点云数据
（b）后一时相的点云数据
（c）两个工地的多边形边界
图2 两期点云和工地多边形
(1) 裁剪出感兴趣区域的点云数据
对于两期点云数据，分别利用云图的“切块”工具获取感兴趣的工地区域的点云数据。“切块”工具中，选择使用“按接图表分块”的模式，允许用户利用shapefile格式的多边形文件来裁切原始点云数据，如图3所示。
图3 “切块”工具
获取两期点云的感兴趣区域的数据如图4所示。
图4 感兴趣区域的前（左）后（右）两期的点云数据，每一期的点云数据包含上、下两个工地
（2）粗差剔除（可选）
点云中如果存在粗差点，建议剔除噪点。噪点的形态和空间分布特征等各不相同，用户需要根据实际情况选择合适的噪点剔除方法。如果用户是初学者，建议用户使用图5中“SOR滤波器”。
图5 云图中的噪点去除工具
（3）点云滤波（精细地形提取）
建议采用云祥的“一键式平原精细地形（无参版）”进行点云数据的滤波区分点云中的地面点、非地面点。“一键式平原精细地形（无参版）”工具的位置如图6所示。
图6“一键式平原精细地形（无参版）”工具的位置
对于两个工地的前后两期感兴趣区域的点云数据滤波获取的地面点如图7所示。
图7 感兴趣区域的前（左）后（右）两期的地面点
（4）填挖土方量计算
选中某一工地的前后两期待处理的点云数据，通过“填挖土方量计算”工具计算填挖土方量，“填挖土方量计算”工具位置如图8所示。
图8 “填挖土方量计算”工具位置
点击“填挖土方量计算”工具界面上的“更新”按钮可以自动计算出体积、填方量、挖方量，界面如图9所示。
图10 关键参数的设置
工地1的体积、填方量、挖方量等统计指标相关的具体内容如下：
体积： -7,347.073立方米
表面积: 156,882.500平方米
填方量： (+)16,180.567立方米
挖方量： (-)23,527.639立方米
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工地2的体积、填方量、挖方量等统计指标相关的具体内容如下：
体积： -26,717.922立方米
表面积: 151,144.750平方米
填方量： (+)7,477.177立方米
挖方量： (-)34,195.099立方米
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另外，PCA软件还允许用户通过“导出格网为点云”按钮将变化检测的结果导出，方便用户直接的了解工地的概况，那些地方挖了土，那些地方填了土，如图11所示。
图11 工地2的变化检测结果显示
二、小结
使用PCA软件可以处理同一建筑物工地的多期点云数据，定位该工地的填方、挖方、填挖方的位置，精确计算填挖方体积数据，并进行变化结果的直观展示。另外，本文的技术流程同样可以用于多期点云的盘煤、滑坡泥石流检测、土方量计算等。