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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:羅莉婷
研究生(外文):Li-Ting,Lo
論文名稱:三維雷射掃瞄系統標準作業程序之研究―以市定古蹟松山菸廠五號倉庫為例
論文名稱(外文):A Study on the Standard Operation Procedure of 3D Laser Scanner System— A Case Study of the Song-Shan Tobacco Factory No.5 Warehouse Historic Building
指導教授:詹添全詹添全引用關係
指導教授(外文):Tian-Chyuan Chan
口試委員:陳昶良顧承宇溫國忠
口試委員(外文):Chang-liang,ChenCheng-yu,GuGuo-zhong,Wen
口試日期:2012-07-03
學位類別:碩士
校院名稱:中國文化大學
系所名稱:建築及都市設計學系
學門:建築及都市規劃學門
學類:建築學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:110
中文關鍵詞:三維雷射掃瞄點雲標準作業程序市定古蹟松山菸廠
外文關鍵詞:3D Laser ScannerPoint CloudStandard Operation Procedure
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傳統建築物外觀與室內測繪多採用人工測繪與光學測繪等方法。因其外業測量與內業作業時間較長,精度較低等問題,近年來業界引進三維雷射影像掃瞄儀器,縮短測繪時間,將掃瞄數據輸入電腦進行後續分析、比較,工作效率提升,達到事半功倍的效果,然而三維新儀器功能眾多、操作過程繁瑣,有必要建立其標準作業程序。
本研究以美國三維雷射掃瞄儀器FARO Photon 120系統,依儀器單元架構組立、儀器架設位置、儀器掃瞄方法與步驟、掃瞄點雲資料存取處理、軟體建置、點雲建構圖像程序、圖像色彩處理等程序,建立FARO Photon 120系統標準作業程序,應用於建置市定古蹟松山菸廠五號倉庫建築點雲資料。
由本研究建立FARO Photon 120系統標準作業程序,包括前置作業 (儀器諸元、儀器設置作業)、掃瞄作業(現場掃瞄作業流程、儀器組裝流程)及後製軟體設置作業(後製軟體設定、參考點接合方式、後製軟體操作步驟、雜點處理及建模與圖型轉換),內容考慮不同掃瞄精度、架設高度、距離、方位、測點多寡及儀器與被測物之間是否有東西阻擋的掃瞄結果,經由後製軟體評估點雲密度的差異性,以降低掃瞄誤差,減少掃瞄次數,提高掃瞄精度準確性,以此標準作業程序獲得市定古蹟松山菸廠五號倉庫建築物三維外觀與四方向數位立面圖像。此研究結果可供FARO Photon 120系統應用於三維測量科技業界之參考。

Most of the external and interior surveying of traditional building are used for the artificial and optical measurement methods, It needs more measure time to taking external and internal work, and impact with low precision. In recent year, 3D Light Detection And Ranging (it also call LIDAR) surveying system can cut down the surveying and mapping time, compare with the data scan from the 3D system input to the computer backward analysis, 3D system has highly work efficiency. But new 3D instruments have more instrument functions and complex operation procedure, it require for establish standard operating procedures of 3D surveying system.
In this research, we use FARO Photon 120 system(from the U.S.A.) as the SOP object, The SOP of FARO Photon 120 system include the contains of instrument unit, the instrument setup location, the instrument scan method and procedure, the scan point cloud data reservation processing, the software installation, the procedure of point cloud mapping, and the chromatics of the image processing program. All the contains transfer to establish the FARO Photon 120 system of standard operating procedures, Applied to setup the 3D image of Song-Shan Tobacco Factory No.5 Warehouse Historic Building.
As the result, the FARO Photon 120 system standard operating procedures include instrument setup pre-operation, scanning operations and backward software setup operations should consider the different scanning accuracy, and erected height and distant of instrument, amplitude, and the amount of measurement points and instrumentation and whether there is something countercheck the scan results between the measured object, through backward software evaluation point cloud density differences, in order to reduce scanning difference, lower the scan number of times, improve the precision of the scanning accuracy, this standard operating procedures 3D appearance, we can get four side elevation, and eight digital image diagram of the Song-Shan Tobacco Factory No.5 warehouse building. The results of this study, Set up the available document of the FARO Photon 120 system measuring technology to the other users.
目 錄
謝誌
中文摘要
英文摘要
圖目錄
表目錄

第一章、緒論

第一節 研究動機與目的……………………………………………………………………1
第二節 研究範圍與內容……………………………………………………………………2
第三節 研究方法與步驟……………………………………………………………………3
第四節 研究流程……………………………………………………………………………5

第二章、文獻回顧

第一節 國內外三維雷射掃瞄系統探討……………………………………………………6
2.1.1 三維雷射掃瞄系統基本原理……………………………………………………6
2.1.2 國內三維雷射掃瞄系統種類……………………………………………………7
2.1.3 國內外三維雷射掃瞄系統儀器規格與使用現況………………………………8
2.1.4 國內外三維雷射掃瞄系統後製軟體與使用現況………………………………17
第二節 三維雷射掃瞄系統在古蹟之應用…………………………………………………19
2.2.1 德國西方城門Holstentor掃瞄……………………………………………19
2.2.1.1標的物掃瞄基本資料分析(位置規模內容) …………………………………19
2.2.1.2標的物現場掃瞄作業流程……………………………………………………19
2.2.1.3後製軟體設置作業……………………………………………………………20
2.2.2 三峽祖師廟掃瞄………………………………………………………………20
2.2.2.1標的物掃瞄基本資料分析(位置規模內容) ………………………………20
2.2.2.2標的物掃瞄儀器前置作業……………………………………………………21
2.2.2.3標的物現場掃瞄作業流程……………………………………………………21
2.2.2.4後製軟體設置作業……………………………………………………………24
2.2.3 PIAZZA DELLA SIGNORIA古蹟掃瞄……………………………………25
2.2.3.1標的物掃瞄儀器前置作業……………………………………………………25
2.2.3.2標的物現場掃瞄作業流程……………………………………………………26
2.2.3.3後製軟體設置作業……………………………………………………………26
2.2.4 A Famosa Fortress古蹟掃瞄…………………………………………27
2.2.4.1標的物掃瞄基本資料分析(位置規模內容) ………………………………27
2.2.4.2標的物掃瞄儀器前置作業……………………………………………………28
2.2.4.3標的物現場掃瞄作業流程……………………………………………………28
2.2.4.4後製軟體設置作業……………………………………………………………29
第三節 FARO Photon 120三維雷射掃瞄系統簡介與應用………………………31
2.3.1 儀器組成分析…………………………………………………………………31
2.3.1.1 雷射掃瞄原理………………………………………………………………31
2.3.1.2 三維雷射掃瞄應用領域……………………………………………………33
2.3.1.3 儀器諸元分析………………………………………………………………34
2.3.1.4 掃瞄點雲共軛點分析……………………………………………………34
2.3.2 FARO SCENE軟體組成分析………………………………………………36
第四節 五號倉庫人工測繪圖說建立…………………………………………………37

第三章、FARO Photon 120三維雷射掃瞄系統標準作業程序建立

第一節 掃瞄前置作業標準作業程序………………………………………………………39
3.1.1 儀器諸元與架設…………………………………………………………………39
3.1.2 掃瞄範圍…………………………………………………………………………43
3.1.3 掃瞄條件限制……………………………………………………………………43
3.1.4 儀器設置作業……………………………………………………………………44
3.1.5 前置作業標準作業程序流程……………………………………………………52
第二節 掃瞄進行作業標準作業程序………………………………………………………53
3.2.1 掃瞄點設立………………………………………………………………………53
3.2.2 共軛點設立………………………………………………………………………53
3.2.3 掃瞄進行作業……………………………………………………………………53
3.2.3.1 電腦開機………………………………………………………………………53
3.2.3.2 電腦軟體FARO SCENE開啟………………………………………………54
3.2.3.3 FARO Photon 120主機按鈕開啟…………………………………………54
3.2.3.4 將儀器鏡頭正面對準掃瞄目標………………………………………………55
3.2.3.5 開啟電腦控制畫面START……………………………………………………………………………………55
3.2.3.6 開始掃瞄………………………………………………………………………56
3.2.4 掃瞄進行作業標準作業程序流程………………………………………………56
第三節 後製軟體FARO SCENE作業標準作業程序……………………………………57
3.3.1後製軟體處理………………………………………………………………………57
3.3.1.1 後製軟體設定…………………………………………………………………57
3.3.1.2 後製軟體操作步驟……………………………………………………………59
3.3.2 參考點接合方式……………………………………………………………………59
3.3.3 雜點處理……………………………………………………………………………61
3.3.4 後製軟體設置作業標準作業程序流程……………………………………………61

第四章、松山菸廠五號倉庫FARO Photon 120三維雷射掃瞄系統實測

第一節 五號倉庫掃瞄前置作業……………………………………………………………62
4.1.1 掃瞄範圍…………………………………………………………………………62
4.1.2 五號倉庫室內外現況調查………………………………………………………62
4.1.3 五號倉庫掃瞄條件限制…………………………………………………………63
4.1.4 儀器設置作業……………………………………………………………………63
4.1.5 五號倉庫掃瞄前置準備作業程序………………………………………………63
4.1.6 掃瞄點與共軛點設立……………………………………………………………64
4.1.6.1 室內掃瞄掃瞄點與共軛點設立………………………………………………64
4.1.6.2 室外掃瞄掃瞄點與共軛點設立………………………………………………65
4.1.7 儀器移位…………………………………………………………………………66


第二節 五號倉庫掃瞄作業…………………………………………………………………68
4.2.1 五號倉庫共軛點設立……………………………………………………………71
第三節 五號倉庫後製軟體設置作業………………………………………………………73
4.3.1後製軟體處理………………………………………………………………………73
4.3.1.1 後製軟體設定…………………………………………………………………73
4.3.1.2後製軟體操作步驟……………………………………………………………73
4.3.2參考點接合方式……………………………………………………………………74
4.3.3雜點處理……………………………………………………………………………77

第五章、三維雷射掃瞄與人工測繪比較

第一節 不同精度掃瞄成果比較……………………………………………………………79
5.1.1 CAD、三維雷射掃瞄、雷射測距儀比較分析……………………………………79
5.1.2 室內平面、窗、屋頂桁架比較………………………………………………………80
5.1.3室外立面、拱圈比較………………………………………………………………83
第二節 不同距離掃瞄成果比較……………………………………………………………85
5.2.1室內桁架比較………………………………………………………………………85
5.2.2室外立面比較………………………………………………………………………86
第三節 點雲多寡……………………………………………………………………………87
第四節 掃瞄操作障礙與對策………………………………………………………………88

第六章、結論與建議
第一節 結論 …………………………………………………………………………………89
第二節 建議 …………………………………………………………………………………91

參考文獻
附 錄、碩士研究論文審查意見回覆表

論文
中文部分
1.蔡欣怡,2004年6月,“結合雷射測高與強度資料進行區域平差可行性之研究,”國立成功大學測量及空間資訊學系碩士論文,尤瑞哲
2.賴志恆,2003年6月,“雷射掃描點雲資料八分樹結構化之研究,” 國立成功大學測量工程學系碩士論文,曾義星
3.練崇智,2011年12月,“近景掃描應用在逆向工程技術重建3D 實體之研究,” 逢甲大學土木工程學系碩士論文,李樹莊
4.黃世昌,2005年6月,“3D 雷射掃瞄應用於設施分析--以點雲分析研究室空間之使用,” 國立台灣科技大學建築研究所碩士學位論文,施乃中
5.姜智勻,2007年6月,“3D 雷射掃瞄在歷史建築數位模型之建構與應用-以長福巖三峽祖師廟為例,” 國立台灣科技大學建築研究所碩士學位論文,施乃中
6.陳英鴻,2004年6月,“光達點雲資料連結點匹配之研究,” 國立成功大學測量及空間資訊學系碩士論文,曾義星
7.胡捷荏,2005年7月,“3D雷射掃瞄在室內設計工程上之運用,” 國立台灣科技大學建築研究所碩士學位論文,施乃中
8.楊灥媜,2008年1月,“3D雷射掃描技術在古蹟修復上之應用-以臺北市市定古蹟總督府山林課宿舍為例-,” 國立台灣科技大學建築研究所碩士學位論文,施乃中。
9.李樹莊,2011年1月,“近景掃描應用在逆向工程技術重建3D實體之研究,” 逢甲大學土木工程學系碩士論文,練崇智
10.吳瑞一,2004年7月,“三維雷射掃描技術應用之研究-3D物件建模與變形模擬為例,” 逢甲大學土地管理學系碩士在職專班碩士論文,洪本善
11.劉嘉銘,2005年6月,“光達點雲資料特徵萃取之研究,” 國立成功大學測量及空間資訊學系碩士論文,曾義星
12.呂曜宇,2008年6月,“地面光達點雲資料特性探討及分類應用,” 國立成功大學測量及空間資訊學系碩士論文,王驥魁
13.賴志凱,2004年6月,“地面雷射掃瞄儀的精度分析與檢定,” 國立成功大學測量及空間資訊學系碩士論文,曾義星
14.賴泓瑞,2009年7月,“以模型樣版為基礎之建物三維點雲建模演算法,” 國立成功大學測量及空間資訊學系碩士論文,林昭宏
15.吳敏漳,2004年6月,“3D 雷射掃描於施工進度及流程紀錄上之應用,”國立台灣科技大學建築研究所碩士學位論文,施乃中
16.詹凱軒,2007年7月,“由地面光達資料自動重建建物模型之研究,” 國立政治大學資訊科學系碩士論文,何瑁鎧

期刊部分
17.曾義星、史天元,2003年5月,“三維雷射掃瞄儀,” 科學發展,365期,第16頁-第21頁。
18.張裕民、吳瑞一、洪本善、高書屏,2003年,“三維雷射掃描技術於隧道工程之應用,”第一屆數位地球國際研討會論文集。
19.陳雅慧,2004年12月,“古蹟保存與財產權保障之研究,”玄奘法律學報,第二期,第1頁-第62頁。
20.李鷹,2011年10月8日,“深化區域合作推動衛星應用發展,”第二屆兩岸四地衛星應用學術與空間科技產業高層研討會
21.林聰成、游勳喬,2002年,“應用空載雷射掃瞄於數值表面模型之建置,”第一屆數位地球國際研討會論文集。
22.蕭牟淵、游本志、王泰典、蕭興臺,2009年5月,“台灣公路隧道安全檢測及評估之研究,” 臺灣公路工程,第36卷第5期,第25頁~第44頁
23.王斌弘、施乃中,2003年12月,“3D點雲對鋼骨工程施工精度與變位之檢討研究,”中華民國建築學會第十五屆建築研究成果發表會論文集
24.葛文忠、俞旗文,2005年10月,“三維隧道影像掃瞄儀應用於老舊隧道安檢,”第十一屆岩石工程,第15-1頁~第15-6頁

英文部分
25.Wheelen&Hunger, Strategic Management,Addison-Wesley,1990
26.H. Sternberg、Th. Kersten、I. Jahn & R. Kinzel, TERRESTRIAL 3D LASER SCANNING – DATA ACQUISITION AND OBJECT MODELLING FOR INDUSTRIAL AS-BUILT DOCUMENTATION AND ARCHITECTURAL APPLICATIONS, ISPRS ThS-17 Laser Scanning Acquisition and Modelling Techniques
27.H. Sternberg , The. Kersten , I. Jahn ,and R. Kinzel, (2004) , TERRESTRIAL 3D LASER SCANNING – DATA ACQUISITION AND OBJECT MODELLING FOR INDUSTRIAL AS-BUILT DOCUMENTATION AND ARCHITECTURAL APPLICATIONS. ISPRS ThS-17 Laser Scanning Acquisition and Modelling Techniques D. Abate, G. Furini, S. Migliori, S. Pierattini,
28.Ong Chee Wei, Cheong Siew Chin, Zulkepli Majid, and Halim Setan (2010). 3D DOCUMENTATION AND PRESERVATION OF HISTORICAL MONUMENT USING TERRESTRIAL LASER SCANNING. Geoinformation Science Journal, 10(1) , pp: 73-90
29.M. Callieri, P. Cignoni , M. Dellepiane , G. Ranzuglia and R. Scopigno (2011). PROCESSING A COMPLEX ARCHITECTURAL SAMPLING WITH MESHLAB: THE CASE OF PIAZZA DELLA SIGNORIA . Proc. of 3D-ARCH 2011 - 4th Int. Workshop on 3D Virtual Reconstruction and Visualization of Complex Architectures.vol. XXXVIII-5/W16.

德文部分
30.Anne Kolb,(2010),“Bestandserfassung eines denkmalgeschützten Gebäudekomplexes unter Verwendung des terrestrischen Laserscanners FARO Photon 120 und der dazugehörigen Software,”Hochschule Neubrandenburg University of Applied Science

網路部分
31.FARO Laser Scanner Photon 120/20 http://www.faroasia.com/home/cn/
32.久冠測量儀器 http://skcic.com.tw/
33.迅聯光電有限公司http://www.linkfast.com.tw/
34.RIEGL VZ-400 http://www.riegl.com/
35.台灣儀器行股份有限公司http://www.ticgroup.com.tw/



QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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