利用三维地面扫描仪对变电站的电气设备以及相关的土建设施主要设备区域进行扫描，获取变电站一次设备和二次设备大量且精确的点云数据。获取的点云数据在后续处理的软件中进行预处理，拼接出变电站一次设备和二次设备的图像，然后导出软件需要的数据格式，进行纹理采集及制作，满足标准纹理制作要求和保证模型高仿真效果，构建主要设备及附属设施的三维模型等。

1 变电站三维模型构建外业工作

1.1 点云数据采集

采用架站式扫描，根据现场地形、地势情况规划扫描站点点位。变电站细部点云需要多次架站采集。采集时，参照站点位置摆放标靶球，在规划的扫描站点上架设仪器。点云数据外业采集如图1所示。

图1 点云数据外业采集

1.2 点云数据处理

点云数据处理流程：导入数据并保存，对数据进行拼接处理，判断由点云数据拼接来的变电站设备精度是否可以制作成果，成果精度是否达到要求。如果没有达到要求，则需要重新拼接直到满足成果精度为止；如果满足精度要求，需要先删除不需要的点云数据，然后再给点云赋彩色。根据成果制作要求，导出成果要求的格式，同时制作数据质检报告，完成多元化的成果制作。

点云数据处理流程如图2所示。点云数据处理效果如图3所示。

图2 点云数据处理流程图

图3   点云处理效果图  

1.3 纹理采集与处理

使用高清数码相机获取变电站设备、建筑、景观的纹理图片。该实施步骤与三维扫描协同进行。纹理采集主要是为保证后期处理三维模型时纹理的制作要求和高仿真效果。地物纹理的采集尽量选择晴朗的天气，纹理特征清晰。

2 变电站三维模型构建内业工作

2.1 三维白模构建

变电站三维建模前，需要将拼接好的点云数据转化成RCS格式点云文件，再导入3DMAX中。参照三维点云数据在3DMAX中对模型点线面进行处理。在处理时遵照由大到小、由实体到点的处理原则，根据三维点云数据对细部构造进行处理，获取建设范围内设施和建筑的三维白模。三维模型细部白模如图4所示。

图4 三维模型细部白模图

2.2 标准纹理制作

变电站三维建模前，模型标准纹理的制作包括两种。一种是基于高清数码相机扫拍摄的图片提取设备及建筑纹理，另一种是不需要现场采集的纹理。前者数据格式导出为JPG或PNG。模型主要分为两种，精细模型尺寸不超过1024PX，普通模型尺寸不超过512PX.贴图保存时的长度尺寸必须为2的N次方，如：32*32、64*64、128*128、256*256、512*512、1024*1024等。满足2的N次方的贴图就可以直接保存。

2.3 纹理映射

纹理映射也叫贴图。三维白模决定了模型的外部形态，纹理映射或者贴图则赋予了模型色彩和细节。完成纹理映射，需要将3DMAX和PhotoShop两种软件相互结合使用，将制作好的标准纹理映射在白模上，使其成为高仿真的彩色三维模型。纹理映射如图5所示。

图5   纹理映射效果

3 方案特点

三维激光扫描技术可有效解决复杂空间关系、异形结构、碎部结构测量的问题。该技术省时省力，作业效率大大增加，作业方式灵活，不受空间环境的影响；更符合大体量空间数据精确采集的实际需求。

FARO Focus Premium 三维激光扫描技术变电站建模解决方案具有以下特点：

Ø 点云数据结构信息丰富，所见即所得，能将视线范围内的所有构筑物全部扫描记录。

Ø 可将变电站不同结构、不同房间、不同方位的三维点云数据均连接在一个完整的空间范围内，对数据质量检查、完整性检查、逻辑结构检查而言，十分直观、清晰。

Ø FARO Focus Premium 采集的影像可与点云进行自动匹配，生成彩色点云。基于彩色点云所扫描的构筑物信息与实际变电站中的构筑物色彩、纹理一样，对于后续三维建模、构筑物矢量化和结构属性识别等均有直观的参考。尤其针对一些细部纹理、异形结构的测量，彩色点云将能极大减少后续建模的工作量，提高工作效率。