利用3D三維掃描技術(shù)進(jìn)行逆向工程的最佳實(shí)踐

      目前公司三維掃描涉及口腔醫(yī)療、古文物維護(hù)、古文物修復(fù)、機(jī)械零部件檢測(cè)等多重領(lǐng)域。       

     三維激光掃描技術(shù)又稱(chēng)為實(shí)景復(fù)制技術(shù)，利用激光測(cè)距原理，通過(guò)高速激光掃描測(cè)量方法，大面積、高分辨率地獲取被測(cè)對(duì)象表面的高精度三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)以及大量空間點(diǎn)位信息，可以快速建立高精度(精度可達(dá)毫米級(jí))、高分辨率的物體真實(shí)三維模型以及數(shù)字地形模型。是測(cè)繪領(lǐng)域繼GPS技術(shù)之后的又一次技術(shù)革命。

      相較于傳統(tǒng)二維平面圖紙的抽象表示，三維激光掃描技術(shù)，可以直觀(guān)反映真實(shí)世界的本來(lái)面目，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，主要有文物古跡保護(hù)、建筑、規(guī)劃、土木工程、工廠(chǎng)改造、室內(nèi)設(shè)計(jì)、建筑監(jiān)測(cè)、交通事故分析、法律證據(jù)收集、災(zāi)害評(píng)估、船舶設(shè)計(jì)、數(shù)字城市、軍事等。

三維激光掃描系統(tǒng)根據(jù)其搭載的不同的平臺(tái)分為：

（1） 固定式激光掃描系統(tǒng)

也稱(chēng)地面三維激光掃描儀，使用時(shí)在地面不同方位設(shè)置測(cè)站進(jìn)行掃描。

（2） 車(chē)載激光掃描系統(tǒng)

以汽車(chē)作為平臺(tái)，在連續(xù)移動(dòng)過(guò)程中連續(xù)快速掃描。

（3） 機(jī)載激光掃描系統(tǒng)

以無(wú)人機(jī)或有人機(jī)作為平臺(tái)，在空中對(duì)地面進(jìn)行連續(xù)快速掃描。

（4） 手持型激光掃描系統(tǒng)

屬于便攜式激光掃描儀，使用簡(jiǎn)單、快捷、輕便。

（5）   背包式激光掃描系統(tǒng)

采用人工背包式背負(fù)作業(yè)，能適應(yīng)復(fù)雜路線(xiàn)及環(huán)境。

                             14米高的媽祖進(jìn)行三維掃描，用的就是大空間掃描儀

一、古建文物保護(hù)領(lǐng)域

      根據(jù)掃描獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，生成古建正射影像。再根據(jù)正射影像可繪制古建平面、立面及剖面圖等傳統(tǒng)施工圖紙。

      根據(jù)三維點(diǎn)云模型可輔助建模，細(xì)節(jié)更加豐富，模型更加真實(shí)準(zhǔn)確，方便后續(xù)對(duì)古建的修復(fù)、維護(hù)及展示等工作。

二、工程領(lǐng)域

1.地形測(cè)量

       三維激光掃描技術(shù)在測(cè)繪領(lǐng)域，其最基本的應(yīng)用之一就是地形圖繪制?；趻呙璧木?xì)點(diǎn)云可直接生成三維地形模型，自動(dòng)提取等高線(xiàn)，同時(shí)可獲取三維及二維數(shù)據(jù)資料。與傳統(tǒng)測(cè)繪手段相比，三維激光掃描具有：效率高、細(xì)節(jié)豐富、成果形式多樣。一次測(cè)量，地物、地形同時(shí)獲得。

                                                   3D數(shù)字高程

                                                                三維地表模型

2.規(guī)劃、設(shè)計(jì)

       項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，首要工作是獲得項(xiàng)目及周邊的環(huán)境信息，環(huán)境信息越充分，規(guī)劃設(shè)計(jì)工作越得心應(yīng)手。采用三維激光掃描技術(shù)對(duì)項(xiàng)目目標(biāo)環(huán)境進(jìn)行掃描，取得的高精度三維模型，不僅直觀(guān)、真實(shí)，而且包含有項(xiàng)目目標(biāo)的全部空間信息，對(duì)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作可以起到事半功倍的效果。

       在取得的三維空間信息的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步進(jìn)行日照分析、管道分析等。

3.老舊建筑的維護(hù)、修復(fù)、測(cè)量

        對(duì)于老舊建筑，采用三維掃描技術(shù)可以逆向繪制CAD圖紙，輔助進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工、測(cè)量等工作。

                                         三維激光掃描點(diǎn)云模型可以獲得現(xiàn)狀建筑的全面數(shù)據(jù)

                                        根據(jù)點(diǎn)云模型返畫(huà)CAD圖可獲得高精度的設(shè)計(jì)圖紙

4. 工程測(cè)量

       由于具有高精度、掃描數(shù)據(jù)全面的特點(diǎn)，三維激光掃描技術(shù)可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工程測(cè)量，并在某些方面解決傳統(tǒng)手段解決不了的難題，發(fā)揮獨(dú)特的作用。

(1)監(jiān)理測(cè)量三維激光掃描是真實(shí)場(chǎng)景的復(fù)制，資料具有客觀(guān)可靠性，為監(jiān)理隱蔽工程、重點(diǎn)部位工程質(zhì)量提供有效依據(jù)，為避免日后的糾紛提供了客觀(guān)依據(jù)。

(2)竣工測(cè)量竣工測(cè)量要求對(duì)實(shí)際施工完成的建筑物進(jìn)行測(cè)量，基于對(duì)實(shí)景掃描及高精度的特點(diǎn)，三維激光掃描技術(shù)在對(duì)異形建筑測(cè)量等方面，可以發(fā)揮獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

(3)   隧道測(cè)量通過(guò)三維激光掃描儀進(jìn)行測(cè)量，獲取隧道表面海量數(shù)據(jù)點(diǎn)，可生成真實(shí)隧道模型，無(wú)論是超欠挖分析還是收斂變形分析，結(jié)果都更加精準(zhǔn)。

                       數(shù)據(jù)全面，海量點(diǎn)云，還原隧道真實(shí)形態(tài)，細(xì)節(jié)也清晰可辨，數(shù)據(jù)可隨意查看

                        結(jié)果精準(zhǔn)，可達(dá)毫米級(jí)的測(cè)量精度，準(zhǔn)確反映隧道變化情況；

                          收斂變形分析。基于多期數(shù)據(jù)，可進(jìn)行隧道收斂變形分析；

       多平臺(tái)激光雷達(dá)系統(tǒng)具有快速獲取高精度激光點(diǎn)云和高分辨率數(shù)碼影像的優(yōu)點(diǎn)，可以獲得輸電線(xiàn)路相關(guān)距離測(cè)量的數(shù)據(jù)，適用于對(duì)新建線(xiàn)路的走向選擇設(shè)計(jì)、對(duì)已建線(xiàn)路的危險(xiǎn)點(diǎn)巡線(xiàn)檢查、線(xiàn)路資產(chǎn)管理以及各種專(zhuān)業(yè)分析。

      以高精度、高分辨率正射影像和激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合架空送電線(xiàn)路設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)線(xiàn)路路徑優(yōu)化設(shè)計(jì)、桿塔優(yōu)化設(shè)計(jì)的一體化全流程應(yīng)用。基于剖面進(jìn)行塔位優(yōu)化，根據(jù)塔位坐標(biāo)數(shù)據(jù)、塔基斷面數(shù)據(jù)對(duì)線(xiàn)路各種指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

       利用無(wú)人機(jī)激光雷達(dá)系統(tǒng)獲取的高精度點(diǎn)云可以檢測(cè)建筑物、植被、交叉跨越等對(duì)線(xiàn)路的距離是否符合運(yùn)行規(guī)范,線(xiàn)間距是否滿(mǎn)足安全運(yùn)行的要求；同時(shí)相機(jī)獲取的高清晰度的影像，可以讓巡檢人員在室內(nèi)進(jìn)行線(xiàn)路設(shè)施設(shè)備和通道異常的判別。根據(jù)分類(lèi)得到的電力線(xiàn)、植被和地面等分類(lèi)的點(diǎn)云，可以計(jì)算出靠近電力線(xiàn)的植被并標(biāo)記出來(lái)，可以起到預(yù)警的效果。

      三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用遠(yuǎn)不僅限于以上場(chǎng)景，由于與真實(shí)三維世界高度契合，符合大數(shù)據(jù)時(shí)代的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用必定在相關(guān)領(lǐng)域中快速發(fā)展、大展身手，讓我們拭目以待。