三维激光扫描仪|城市规划三维扫描数字化应用

一、前言

城市规划是处理城市及其邻近区域的工程建设、经济、社会、土地利用布局以及对未来发展的预测。它的对象偏重于城市物质形态的部分，涉及城市中产业的区域布局、建筑物的区域布局、道路及运输设施的设置、城市工程的安排，主要内容有空间规划、道路交通规划、绿化植被和水体规划等内容。

因此我们经常需要对城市的空间格局和建筑及道路等信息模型进行了解和记录，采用传统的测量方法很难满足设计的需要。三维激光扫描是一项高新技术，主要用于对物体空间外形和结构进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。它的重要意义在于能够将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了相当方便快捷的手段。它能够重构现实的全方位立体空间，完整描述城市空间的各个关键因素，可以提供真实准确的三维模型。它的测量结果能直接与多种软件接口，已广泛应用于各个领域。在城市规划中，三维激光扫描技术的应用还处于起步探索阶段。如何在大尺度的范围内利用三维激光扫描技术快速采集城市空间的三维信息，并对数据进行有效的处理为设计所用值得深入研究。研究的意义在于发挥现代科学技术在设计中的辅助作用，快速解决繁琐的、无聊的测绘工作，并对设计对象进行全方位的理解和认识。

二、三维激光扫描仪种类及工作原理

法如三维激光扫描仪

三维激光扫描仪的工作原理有两种：脉冲式和相位式。这两种方式是扫描仪所采用的激光测距原理的区别。

2.1 相位式测距原理是根据激光发射到接收间隔内相位的变化,来计算所测距离。

相位特点： 1、扫描速度快；2、高点云密度；3、高精度；4、扫描距离短

2.2 脉冲式测距原理是通过激光从发射到接收之间的脉冲个数计算距离。

脉冲特点： 1、扫描距离远；2、应用范围广

三、三维激光扫描仪的工作过程

三维激光扫描仪的工作过程，实际上就是一个不断重复的数据采集和处理过程，它通过具有一定分辨率的空间点（坐标x,y,z，其坐标系是一个与扫描仪设置位置和扫描姿态有关的仪器坐标系）所组成的点云图来表达系统对目标物体表面的采样结果。

四、三维激光扫描技术应用

三维激光扫描是国际上近期发展的一项高新技术。随着三维激光扫描仪在地质、矿业、隧道开挖、逆向工程、文物等的实际应用，这种技术已经引起了广大科研人员的关注。利用三维激光扫描技术获取的空间点云数据,可快速建立结构复杂、不规则的场景的三维可视化模型,既省时又省力,这种能力是现行的三维建模软件所不可比拟的。

五、三维激光扫描系统介绍

5.1 三维激光扫描仪产品介绍

FARO® Focus Premium 只需几分钟即可创建任何环境或物件的精确、全面和照相写实的3D演示图像。Focus Premium 易于操作，且内置防污、防尘、防雾、防雨和防热/防寒功能。以实现了精准的现场捕捉，Focus Premium与FARO Stream程序应用连接，作为FARO硬件和FARO Sphere云端环境的桥梁。预配准的扫描直接导入云端，这导致更有效的工作——您一边工作一边处理了捕捉的反馈。

FARO® Focus Premium优势亮点：

1、扫描速度加快 50%：

搭配使用可选的 FARO PanoCam 升级方案，大约 1 分钟即可完成一般扫描，甚至是彩色扫描。

2、超高彩色分辨率：

全新的彩色相机技术使 Focus Premium能够捕捉具有高达 266 兆像素颜色信息的扫描。

3、两年保修：

具有竞争力的服务意味着很大大限度延长此产品的寿命，同时在整个设备使用寿命期间降低总拥有成本。两年保修可提供更大灵活性，知道可更换任何维修或有缺陷的部件也能让用户感到安心。

5.2 三维数据处理软件介绍

5.2.1FARO SCENE

FARO SCENE软件是一种适用于专业用户的全面三维点云处理和管理软件工具。它专门用于查看、管理和使用从高分辨率三维激光扫描仪（如FARO激光扫描仪Focus3D）获得的各种三维扫描数据。SCENE 通过使用自动对象识别、扫描拼接和定位，能够高效轻松地处理和管理扫描的数据。

在SCENE 准备好扫描数据后，您即可立即进行评估和进一步地处理。因此您可以自行选择各种简单易用的功能–从简单测定到三维可视化，再到网格划分和导出到各种点云和CAD 格式。有了SCENE WebShare，现在可以将您的扫描对象发布到互联网上，并可使用互联网共享您的扫描项目。

软件性能：

创建工作区

各种项目的数据管理

分析

视图

浏览

共享

导入和导出

软件优势：

无标准配准：基于“俯视图”以及“云对云”配准

AutodeskReCap格式：扫描项目可导出为Autodesk®ReCap格式。可直接与3D Max对接

支持FARO Laser Scanner Focus3D X Series和FARO Scanner Freestyle3D：使用GPS信息来布置扫描。

裁剪框：剪切框可方便地选取您感兴趣的三维点云区域。剪切框可切断点云，剪除某些特定区域，为您显示或隐藏三维点云中的某些点，通过裁剪框可以选择和导出点云。

创建正射影像：利用点云生成正射影像在cad中快速生成平、立、剖面图

共享项目数据：FARO的主机解决方案Scene Webshare Cloud允许项目伙伴通过轻松的数据共享和全球协作来加快工作流程。

某工厂三维扫描数字化项目：

厂区内三维扫描数据采集

厂区内三维扫描彩色点云

车载三维扫描采集

车载获取厂区点云数据

拼接去噪后的点云模型

五、总结概述

城市有效的规划与管理，为城市的经济发展带来更大的机遇和美好的前景。21世纪，城市规划的数据来源主要卫星影像、航空影像、进京摄影测量数据、激光扫描数据和人工测量数据以及其他一些外部导出数据。其中，三维激光扫描技术以其数据获取速度快、数据量大、高密度、高精度、实时性、主动性强、全数字特征、仪自动化等特点逐渐成为获取空间信息的一种主要手段。数据应用范围也扩展到工程测量、环境监测、城市3D建模、城市规划管理、交通运输等诸多方面，显示出独特的、传统手段无法取代的优越性。

“泰来三维”专业提供三维产业链整体解决方案，公司主营业务包括全领域三维扫描工程服务、大空间三维激光扫描设备、工业三维扫描及3D打印设备、定向三维软件研发等解决方案。

典型服务项目：

故宫三维数字化、环球影城BIM项目、刚果金铜厂数字化项目、长城复测遗址规划、秦始皇兵马俑考古挖掘、国家档案局实物档案三维数字化、秦山核电站三维数字化、中缅油气管道三维数字化、一汽大众工厂三维数字化、华辰汽车集团焊装车间虚拟设计安装、中国地震局地质地震灾害调查、中石化九江工厂三维数字化、中石油武汉油库三维数字化、北京永定河大桥钢结构三维监测、锦屏山隧道三维监测、鸟巢钢结构三维检测、王府井步行街安防三维数字化、长城电影三维特效制

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