三維激光掃描――建筑、地質(zhì)、采礦及科研應(yīng)用及三維掃描解決方案

    在遺產(chǎn)及文物保護(hù)、文物發(fā)掘領(lǐng)域，三維激光掃描儀提供了全新的工具和方法來(lái)幫助我們更詳盡的采集、記錄相關(guān)信息，同時(shí)大量減少數(shù)據(jù)采集時(shí)間。

    在文物保護(hù)過(guò)程中，文物資料的采集往往需要更詳盡，這樣才能有利于資料的整理保留和將來(lái)的修繕、研究。同時(shí)很多帶有復(fù)雜曲面和線條的文物古跡很難用傳統(tǒng)的測(cè)量工具進(jìn)行度量，甚至很難用線畫(huà)圖或等高線圖進(jìn)行完善的記錄。當(dāng)采用徠卡三維激光掃描儀時(shí)，我們可以得到高精度的點(diǎn)云信息，結(jié)**色信息，可以得到尺寸精準(zhǔn)，色彩表達(dá)逼真的立體模型?？晒?fù)制、研究、信息檢索。

    考慮到考古遺址中很多重要的跡象會(huì)因考古發(fā)掘工作的需要，在發(fā)掘過(guò)程中被逐步破壞掉，利用三維激光掃描儀的測(cè)繪，可以把發(fā)掘過(guò)程完整的真實(shí)場(chǎng)景記錄下來(lái)，供后續(xù)長(zhǎng)久保存、展示、研究的需要。

在故宮

    在對(duì)故宮太和殿進(jìn)行掃描測(cè)量工作時(shí)，利用徠卡三維激光掃描儀完成了太和殿的內(nèi)部和外部的掃描，成功獲得整個(gè)太和殿的三維測(cè)量數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)對(duì)后續(xù)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理，生成了**、完整的三維模型，并基于此三維模型生成了詳細(xì)結(jié)構(gòu)表達(dá)的線畫(huà)圖。

在兵馬俑

    通過(guò)使用徠卡三維激光掃描儀對(duì)秦俑二號(hào)坑的掃描作業(yè)，生成了二號(hào)坑的完整三維數(shù)據(jù)模型，總面積約6000平方米四個(gè)單元，東西*長(zhǎng)處96米，南北*寬處84米，深約5米。*終完成的模型大部分精度達(dá)到2mm，個(gè)別地方達(dá)到3mm。

在樂(lè)山大佛

    2006年12月利用徠卡三維激光掃描儀，完成了樂(lè)山大佛表面數(shù)據(jù)的高精度采集。根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需要，在觀景臺(tái)、棧道、大佛腿部、凌云山四處設(shè)站掃描，共掃描18站，得到整個(gè)大佛的點(diǎn)云及崖壁的三維數(shù)據(jù)。掃描數(shù)據(jù)通過(guò)軟件拼接，得到完整的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

在長(zhǎng)城

    國(guó)家文物和測(cè)繪部門(mén)統(tǒng)一規(guī)劃部署的長(zhǎng)城資源調(diào)查項(xiàng)目中，徠卡三維激光掃描儀作為全新的信息采集手段參與進(jìn)來(lái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)長(zhǎng)城信息的完整、詳實(shí)、科學(xué)、**的測(cè)繪。為長(zhǎng)城數(shù)據(jù)庫(kù)的記錄和研究提供了重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

特點(diǎn)：

    信息采集快速；

    數(shù)據(jù)保存更完善、詳實(shí)；

    可實(shí)現(xiàn)文物在計(jì)算機(jī)中的真實(shí)再現(xiàn)；

    為古跡的修繕和復(fù)制提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；

    測(cè)繪簡(jiǎn)單，不用裝備梯架就可以完成測(cè)量，減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度；

    實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)測(cè)繪手段無(wú)法操作或記錄對(duì)象的測(cè)繪；

    非接觸測(cè)量，充分保護(hù)文物或發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)。

    針對(duì)復(fù)雜的工廠環(huán)境、變電站、特大鋼結(jié)構(gòu)、復(fù)雜的大型裝備，三維激光掃描儀提供了全新的測(cè)量方法，可以快速完成基于完整特征面的測(cè)量，從而采集和記錄下完備的相關(guān)信息。針對(duì)工廠和管道的應(yīng)用，三維掃描處理軟件提供了專業(yè)的模塊完成模型建立，虛擬測(cè)量，分析計(jì)算等功能。

    通過(guò)三維激光掃描儀的基礎(chǔ)掃描，可以搜集機(jī)構(gòu)或作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的完整三維信息，這些重要的基礎(chǔ)信息為改建、設(shè)計(jì)、檢測(cè)提供真實(shí)、高精度的數(shù)據(jù)源?；诖苏鎸?shí)場(chǎng)景的設(shè)計(jì)讓設(shè)計(jì)方案制訂更**、準(zhǔn)確，并可以將設(shè)計(jì)模型與三維場(chǎng)景進(jìn)行結(jié)合，以對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行虛擬校驗(yàn)，干涉檢查，避免返工，提高效率，縮短工期，并節(jié)約成本。

工廠

    三維激光掃描系統(tǒng)可以提供真三維、真尺寸的工廠改造數(shù)據(jù)模型。加快設(shè)計(jì)的進(jìn)度，在真實(shí)尺寸下得到*佳設(shè)計(jì)方案。

電力設(shè)施

    變電站和電力輸送系統(tǒng)，往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)所處工作環(huán)境危險(xiǎn)，利用傳統(tǒng)測(cè)量手段，很難搜集到完整的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。通過(guò)三維激光掃描儀可以短時(shí)間，實(shí)現(xiàn)**的數(shù)據(jù)采集。

管道設(shè)計(jì)

    管道系統(tǒng)改擴(kuò)建是三維激光掃描儀應(yīng)用涉足*早的行業(yè)之一，為此該系統(tǒng)配置有多元化的軟件系統(tǒng)及專業(yè)化的模塊，可以與AutoPlant、Microstation、AutoCAD等設(shè)計(jì)工具實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成，該系統(tǒng)為用戶提供*先進(jìn)的管道改擴(kuò)建測(cè)量解決方案，是該領(lǐng)域的全球領(lǐng)跑者。

大型鋼結(jié)構(gòu)、裝備

    對(duì)于大型鋼結(jié)構(gòu)及裝備的生產(chǎn)和安裝，三維激光掃描儀可以在設(shè)計(jì)前期完成現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集；在大部件加工完成后，進(jìn)行尺寸的掃描檢查；部件在運(yùn)往安裝現(xiàn)場(chǎng)前，可通過(guò)相關(guān)應(yīng)用軟件進(jìn)行部件間的虛擬裝配，實(shí)現(xiàn)虛擬檢查，并可以直接放入安裝場(chǎng)景掃描模型中實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)場(chǎng)安裝。

船舶測(cè)量

    船舶測(cè)量其應(yīng)用形式集中在：船形驗(yàn)收、艙容計(jì)算、虛擬維修、虛擬安裝等幾個(gè)方面。在船舶受損修復(fù)、腐蝕檢測(cè)、變形監(jiān)測(cè)等方面徠卡三維激光掃描儀能發(fā)揮獨(dú)到的功能。徠卡三維激光掃描技術(shù)在船舶測(cè)量方面無(wú)論在國(guó)內(nèi)和國(guó)外有大量的典型應(yīng)用。

特點(diǎn)：

    在設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)虛擬現(xiàn)場(chǎng)考察和測(cè)量；

    在設(shè)計(jì)完成階段實(shí)現(xiàn)虛擬安裝或改建驗(yàn)證；

    在完工階段實(shí)現(xiàn)高精度質(zhì)量檢驗(yàn)；

    縮短工期；

    節(jié)約生產(chǎn)成本。

    三維激光掃描儀及后處理軟件被廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、航空、水利、港口等項(xiàng)目的新建、改建及規(guī)劃中。

    在這些基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域，三維激光掃描儀提供了快捷的測(cè)繪手段，并將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)高精度、完整地帶回辦公室供細(xì)化測(cè)繪、設(shè)計(jì)規(guī)劃、研究計(jì)算、場(chǎng)景仿真等進(jìn)一步應(yīng)用。測(cè)量結(jié)果不僅包含特征點(diǎn)幾何特性，而且連同現(xiàn)場(chǎng)對(duì)象的細(xì)節(jié)特征，甚至對(duì)象的顏色信息以及完整的三維空間結(jié)構(gòu)都保存下來(lái)。實(shí)現(xiàn)**、可視化、精準(zhǔn)測(cè)量結(jié)果，完全可以在辦公室電腦中進(jìn)行細(xì)化測(cè)量和勘察，減少野外數(shù)據(jù)采集的工作量和采集時(shí)間。

公路建設(shè)

    在公路建設(shè)領(lǐng)域，從公路初建的地形測(cè)繪到公路改擴(kuò)建，三維激光掃描系統(tǒng)都能提供極大的幫助。尤其在繁忙的道路上，利用三維激光掃描儀進(jìn)行測(cè)繪，可以不進(jìn)行或少進(jìn)行交通管制。測(cè)量設(shè)站更自由，測(cè)量場(chǎng)景**，一次測(cè)量可以得到大量**的相關(guān)信息。

鐵路建設(shè)

    三維激光掃描儀可完成全景測(cè)量，因此對(duì)于鐵路站場(chǎng)或某特定路段，可以一次完成線路設(shè)施、相關(guān)建筑物及周邊場(chǎng)景的實(shí)尺寸三維空間信息的搜集。這些完整的信息可用于后續(xù)設(shè)計(jì)及計(jì)算、評(píng)估或虛擬設(shè)計(jì)。

隧道工程

    三維激光掃描儀可以代替常規(guī)的測(cè)量手段，完成基礎(chǔ)信息搜集，并可以對(duì)施工中或完工隧道進(jìn)行掃描，得到高精度的點(diǎn)云模型。在點(diǎn)云模型上可以直接抽取斷面數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)隧道工程的質(zhì)量、狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)、驗(yàn)收。

橋梁改建

    獲取橋梁現(xiàn)狀的掃描數(shù)據(jù)，基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成三維橋梁模型。在真三維的環(huán)境設(shè)計(jì)橋梁的改造方案。或者直接基于點(diǎn)云快速繪制橋梁的二維結(jié)構(gòu)圖，按照傳統(tǒng)的流程對(duì)橋梁的改造制定方案。

水利、機(jī)場(chǎng)及港口工程

    工程調(diào)研階段，可通過(guò)三維激光掃描搜集**、詳實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，供論證和規(guī)劃參考；在工程設(shè)計(jì)階段，精準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)直接讓設(shè)計(jì)人員坐在辦公室中完成現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，并可利用相關(guān)軟件直接、快速完成基于三維模型的土石方量計(jì)算；設(shè)計(jì)完成階段可利用掃描的三維模型完成設(shè)計(jì)的驗(yàn)證。

特點(diǎn)：

    大大減少現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)間；

    減少往返測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的次數(shù)；

    測(cè)繪結(jié)果詳盡；

    通過(guò)對(duì)結(jié)果點(diǎn)云的查看和虛擬測(cè)繪，實(shí)現(xiàn)根據(jù)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察及測(cè)繪細(xì)化；

    可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)虛擬，讓新的設(shè)計(jì)單元與場(chǎng)景進(jìn)行虛擬結(jié)合，以對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行審核；

    三維測(cè)量形成的完整模型極大提高規(guī)劃或改建設(shè)計(jì)的可視化；

    強(qiáng)大的計(jì)算功能，完成土石方等的概預(yù)算。

文物保護(hù)，是指對(duì)各種文化遺產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量、記錄、與恢復(fù)。雕塑、古建筑物、考古現(xiàn)場(chǎng)，都屬于該應(yīng)用范疇。在亞洲國(guó)家該類(lèi)工程如雨后春筍方興未艾。在國(guó)內(nèi)，徠卡憑借自己的產(chǎn)品和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)完成秦始皇兵馬俑、樂(lè)山大佛、北京故宮等重要古文物的掃描測(cè)繪。提供了可靠、高效的成果。也只有徠卡做到了。

點(diǎn)云圖

真實(shí)場(chǎng)景

實(shí)景掃描

初步模型