隨著傳感器設(shè)備的迭代和測量算法的精進(jìn)，新的測量技術(shù)正不斷開疆破土，刷新著描繪這個(gè)世界的方式，刺激著測繪人的眼球。每一次作業(yè)效率的顛覆，每一次行業(yè)應(yīng)用的變革，背后都有關(guān)鍵技術(shù)從0到1的創(chuàng)新之舉。正如當(dāng)初，基于SLAM的2D激光雷達(dá)掃描，使定點(diǎn)測量完成了向移動(dòng)測量的飛躍，靜止到移動(dòng)，其中何止十倍百倍的效率升級？而后，3D測量技術(shù)的出現(xiàn)又進(jìn)一步彌補(bǔ)了2D測量不適應(yīng)顛簸環(huán)境的短板，真正實(shí)現(xiàn)三維環(huán)境下靈活的移動(dòng)測量，這其中又有多少設(shè)備的打磨和技術(shù)的迭新？
事實(shí)上，3D測量和BIM(建筑信息模型)遠(yuǎn)不是什么新潮的概念，遙想過去十幾年，3D測量作為概念級技術(shù)停留在學(xué)院派時(shí)期，被真正需要使用它們的企業(yè)束之高閣。企業(yè)不知花了多少時(shí)間才逐漸意識到2D測量的局限，就是現(xiàn)在，我們開始真正看到工業(yè)級應(yīng)用的雛形。
由于實(shí)景三維數(shù)據(jù)能夠在顯著縮短建模時(shí)間的同時(shí)提高精度，在技術(shù)儲備已近成熟的前提下，2016年被認(rèn)為是該技術(shù)應(yīng)用爆發(fā)式增長的一年。在這篇文章中，我們將梳理現(xiàn)階段實(shí)景三維數(shù)據(jù)涉及到的一些技術(shù)革新、數(shù)據(jù)處理方式以及行業(yè)前導(dǎo)者，一同站在風(fēng)口把握技術(shù)和行業(yè)變革的風(fēng)向。
技術(shù)突破帶領(lǐng)BIM進(jìn)入2.0時(shí)代
測量技術(shù)近年來的猛進(jìn)，正在改變測量行業(yè)的一切舊有模式，在一般人眼中，測繪行業(yè)的典型工作場景就是一群人搬著設(shè)備從一個(gè)點(diǎn)走到一個(gè)點(diǎn)，寫寫畫畫，滿頭是汗，然后挪到下一個(gè)點(diǎn)，繼續(xù)寫寫畫畫。
不過現(xiàn)在看來，這種場景可能很快會(huì)成為歷史。
對于BIM系統(tǒng)來說，有四次里程碑式的技術(shù)革新。
第一次， 從無到有，用最傳統(tǒng)的方法為建筑物建模，需要人工測繪與處理數(shù)據(jù)，對于大一些的工程來說基本上是不可能的任務(wù)。
第二次， 從人工到定點(diǎn)數(shù)字掃描，仍然需要測繪人員一個(gè)點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)去掃描，但是大大減少了工作量。
第三次， SLAM輔助的2D激光雷達(dá)掃描，發(fā)展成熟的主流技術(shù)，從定點(diǎn)掃描升級到移動(dòng)掃描，雖然對顛簸比較敏感，但仍是不可否認(rèn)的一次飛躍。大大提高了工作效率，但是仍有很多不足。
第四次， SLAM輔助的3D測量技術(shù)，是2D技術(shù)的進(jìn)一步升級，掃描儀克服了顛簸的影響，可以裝在機(jī)器人、無人車，甚至無人機(jī)上，測繪人員終于可以運(yùn)籌帷幄，決勝千里之外了。這項(xiàng)技術(shù)在無數(shù)論文中被反復(fù)論證，現(xiàn)在終于實(shí)現(xiàn)了。
技術(shù)的完善是一個(gè)行業(yè)爆發(fā)式增長的前提，而現(xiàn)在的BIM，正好在風(fēng)口上。
在建筑業(yè)和制造業(yè)領(lǐng)域，實(shí)景建模的的關(guān)注度從來不低，但是目前企業(yè)仍需要一段時(shí)間來發(fā)掘它的巨大價(jià)值，并將其應(yīng)用于整個(gè)業(yè)務(wù)流程中。但時(shí)間終將證明，在這項(xiàng)技術(shù)上的投資是明智的。
得出這個(gè)結(jié)論主要有兩個(gè)原因：
1.實(shí)景建模相關(guān)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)程度上達(dá)到成熟，數(shù)據(jù)采集的邊際成本越來越低。
2.BIM需要不斷的反饋來調(diào)整自己，從而真正從設(shè)計(jì)、施工到拆除全面控制建筑物生命周期。在各種反饋方式中，這是最自動(dòng)化，最垂直的。
數(shù)據(jù)獲?。喝シ本秃?，明確需求
目前，獲取地形和城市建筑環(huán)境的數(shù)字化手段主要有三種：
1.相機(jī)拍照，并基于攝影測量法進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取;
2.移動(dòng)激光雷達(dá)(LiDAR)系統(tǒng);
3.高精度激光掃描儀。
很多時(shí)候，相機(jī)和激光雷達(dá)設(shè)備會(huì)被加載到無人機(jī)系統(tǒng)(UAVs)上，大大提高數(shù)據(jù)收集的速度與效率，但是相應(yīng)的，會(huì)犧牲一些精度與模型細(xì)節(jié)。
然而，不論是掃描還是攝影測量，最終都會(huì)得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)。而對于數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，才能產(chǎn)生價(jià)值，而數(shù)據(jù)的價(jià)值，有時(shí)并非精度越高越好。對于企業(yè)來說，最重要的，是找到時(shí)間、成本、項(xiàng)目要求之間的平衡點(diǎn)。
控制數(shù)據(jù)體積很重要，less is more
在數(shù)據(jù)獲取的過程中，分辨率是一個(gè)非常重要的考量因素。由于設(shè)備掃描的是3D數(shù)據(jù)，掃描分辨率每提高一個(gè)單位，收集的數(shù)據(jù)就會(huì)相應(yīng)增長三次方。這對與數(shù)據(jù)處理來說是非常大的考驗(yàn)。而過于笨重的數(shù)據(jù)量不僅是CPU的負(fù)擔(dān)，也會(huì)給數(shù)據(jù)傳輸與分享帶來很大的麻煩。
更重要的是，更大的數(shù)據(jù)量有時(shí)并不能和更高的精度劃等號。你需要問自己：我是否能夠處理20兆像素的圖像？抑或是我真的需要一個(gè)高分辨率的掃描儀么？
一旦數(shù)據(jù)被獲取，技術(shù)人員有幾種將點(diǎn)云數(shù)據(jù)索引到地理坐標(biāo)的方式。多數(shù)的攝影測量相機(jī)和激光掃描儀制造商會(huì)提供相應(yīng)軟件，用來將數(shù)據(jù)集成并轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式。也有一些軟件公司開發(fā)出強(qiáng)大兼容性的處理系統(tǒng)，面向多種數(shù)據(jù)格式，例如Autodesk ReCap 360 。
建模
收集數(shù)據(jù)后，首先，點(diǎn)云數(shù)據(jù)會(huì)被登記處理成實(shí)景輪廓、街道、路緣或是其他各種屬性;而后，設(shè)計(jì)師會(huì)使用幾何識別軟件來將這些點(diǎn)云信息生成固態(tài)模型。最終，工程師能夠?qū)⒐虘B(tài)模型輸入三維設(shè)計(jì)程序，完成建模。
在這一階段，有幾個(gè)軟件可供選擇。如果使用徠卡掃描儀收集數(shù)據(jù)、生成點(diǎn)云，并且最終獲得Civil 3D或AutoCAD 格式的固態(tài)模型，那么測繪人員可以使用CloudWorx軟件。
(先進(jìn)的數(shù)據(jù)管理技術(shù)和工具集允許將整個(gè)項(xiàng)目點(diǎn)云輸入AutoCAD Civil 3D、Revit以及Navisworks的設(shè)計(jì)環(huán)境中，設(shè)計(jì)人員不再需要權(quán)衡點(diǎn)云密度和計(jì)算機(jī)處理能力)
而對于可交付的BIM數(shù)據(jù)，使用Scan to BIM，能夠從點(diǎn)云數(shù)據(jù)中直接提取模型，忽略其輸入到Revit環(huán)境的過程。
之后，建筑公司就可以使用Navisworks來進(jìn)行設(shè)計(jì)模型和竣工模型的匹配對比。假設(shè)這種場景下，測繪人員使用徠卡掃描儀收集數(shù)據(jù)，之后使用Cyclone進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理 。那么設(shè)計(jì)工程師便可以使用CloudWorx將點(diǎn)云數(shù)據(jù)直接輸入Navisworks進(jìn)行沖突檢測，而不必再轉(zhuǎn)換格式。
協(xié)同
隨著各方面技術(shù)的不斷完善，數(shù)據(jù)的獲取變得越發(fā)簡單，數(shù)據(jù)的處理反而成了的難點(diǎn)。想要使數(shù)據(jù)易于獲取和協(xié)同工作，最好的方法是放在云端，這對數(shù)據(jù)體積的處理又有了更高要求。工程師和設(shè)計(jì)人員都會(huì)樂于看到數(shù)據(jù)集變得更敏捷、更輕巧，同時(shí)兼容性也是需要考慮的問題。
更易獲取的數(shù)據(jù)、更加友好的建模軟件、更加高效的協(xié)同處理，隨著三維數(shù)據(jù)的廣泛使用，描繪世界的方式和手段會(huì)變得更好。（文|3sNews 思佳）
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