1.一种基于轴网的实测三维点云与BIM模型坐标对齐方法，应用于建筑测量领域，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：BIM轴网提取与轴网中心计算，从BIM模型中导出坐标轴网，提取典型的东西南北四条轴线，通常选择标定内墙的四条轴线，根据提取四条轴线的坐标值计算轴网中心和象限角；

步骤二：点云切片与线特征提取将垂直定向的激光扫描点云按照Z轴方向进行多层切片，选择其中的若干层切片投影到XOY平面，并进行线特征提取，得到平面线特征集合；

步骤三：非轴网对应线段剔除，剔除偏离被选轴线的线段，保留能够与被选轴线对应的线段，得到轴网对应线段集合；

步骤四：轴网对应线段规则化，对保留的轴网对应线段集进行规则化，延长规则化之后的直线段，形成封闭的矩形框，计算中心坐标和象限角；

步骤五：中心齐次坐标变换，根据轴网中心的位姿与点云提取的轴网对应线段提取的矩形中心，通过刚体变换改变原始点云的位置和方向，实现两种模型的坐标对齐，算法结束；

其中，所述步骤四轴线对应线段规则化的具体实现步骤为：

3.1、由于从轴网中选择了东西南北四条轴线，形成了矩形的包围框；实测三维点云中的对应线段也应该满足平行和正交的要求，才能最佳的确定点云中心；

假设每条直线采用“点+方向向量”的方式表示直线参数，记为 i＝0，1，2，…，并ref将最长的直线段，或包含最大数量点云的直线作为第一条线，即参考直线L ，则其他正交和平行线Li，i＝1，2，3，…的条件规则定义为：将其它直线与参考直线的夹角记为θ；Δθ是根据经验设置的角度阈值；如果满足条件

1，认为直线平行与参考直线；如果满足条件2，认为该直线垂直于参考直线；

在规则化的过程中，为了对每条直线获取最优的直线参数，采用约束最小二乘方法来解决这一问题；本发明采用的线特征规则化的公式如下：式中，L为直线方程，Ai和Bi为直线方程参数，O表示直线与参考直线之间的关系，垂直TMv，平行Mu；令x＝(c0，c1，…，ci，a0，b0) ，得到线性方程组Ax＝b；其中A代表线性方程组的系数矩阵，x代表未知参数向量，右边 对系数矩阵A进行QR分解，以减少求解问题的复杂度；

对分解结果上三角阵R进行奇异值SVD分解，得到最终x的解，相应的为每条直线赋予新的参数值；对线段进行垂直和平行规则化之后，进一步运用共线规则，将平行且相互距离小于给定阈值的直线段进行合并，采用均值法将共线线段合并；

3.2、延长规则化之后的直线段，形成封闭的矩形框，计算中心坐标和象限角；

所述步骤五中心齐次坐标变换的具体实现步骤为：

4.1、记轴网中心点坐标和象限角为p0(αx，αy，0，0)，点云中点坐标p1和象限角为(βx，βy，

0，θ2)；

首先将将点p1移动到坐标原点：

4.2围绕Z轴旋转：

4.3将p1移动到轴网中心p0：

齐次坐标变换矩阵为：

M＝T(p0)·Rz(θ2)·T(‑p1)；    (9)；

4.4、将变换矩阵应用到原始点云，得到对齐的点云文件。

2.根据权利要求1所述的一种基于轴网的实测三维点云与BIM模型坐标对齐方法，其特征在于，所述步骤二中点云切片与线特征提取的具体实现步骤为：

2.1、首先对定向点云进行切片，即沿着Z轴方向，根据给定的切片厚度，采用一组平行平面对实测激光点云进行分割，将分层后的点云投影到相应的参考平面上形成轮廓式的点云切片；

3

设实测激光点云P＝{p1，p2，…，pn}，pi＝{x，y，z}∈R，点云的坐标范围可以记为(xmin，ymin，zmin)～(xmax，ymax，zmax)；

假设沿着Z轴方向进行分层分割，设置切片厚度zthickness；

采用投影平面法将分层后的点云生成切片，对每一个分层，定义其中间位置为该层的投影参考面，将该层内所有的数据点投影至该参考面形成点云切片，每层的参考面的计算公式如下式中，zi表示第i层的投影参考面，平面的法向量指向Z轴正方向，zmin表示最低层切片投影参考面的z值；

2.2、在Z方向大致均匀的选择多个切片投影到XOY平面形成融合的点云切片Ps，采用双半径阈值线追踪方法提取线特征；算法采用了两个距离阈值，距离阈值d1的作用是加快搜索速度；

算法步骤如下：

2.2.1、构建点云切片的KD树；

2.2.2、随机选择一个点，对点搜索其d2半径范围内的近邻点，根据近邻点集合Q计算点云的PCA主方向；沿着主方向进行搜索，接着沿着主方向的逆方向进行搜索；

2.2.3、遍历半径d2内的近邻点，获取所有到当前点的距离大于d1的点，判断点集中与主方向夹角小于Δθ，并将夹角最小的点作为新的当前点加入线段分支，加入分支的点标记为节点，小于d1的点全部标记为已访问；

2.2.4、直到没有满足条件的近邻点，将两条沿相反方向搜索的线段合并，返回该线段；

2.2.5、重复步骤(2.2.2)‑(2.2.4)，直到所有的切片点都被标记为已访问和分支点。