一、前言

城市規(guī)劃是處理城市及其鄰近區(qū)域的工程建設(shè)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、土地利用布局以及對(duì)未來發(fā)展的預(yù)測。它的對(duì)象偏重于城市物質(zhì)形態(tài)的部分，涉及城市中產(chǎn)業(yè)的區(qū)域布局、建筑物的區(qū)域布局、道路及運(yùn)輸設(shè)施的設(shè)置、城市工程的安排，主要內(nèi)容有空間規(guī)劃、道路交通規(guī)劃、綠化植被和水體規(guī)劃等內(nèi)容。

因此我們經(jīng)常需要對(duì)城市的空間格局和建筑及道路等信息模型進(jìn)行了解和記錄，采用傳統(tǒng)的測量方法很難滿足設(shè)計(jì)的需要。三維激光掃描是一項(xiàng)高新技術(shù)，主要用于對(duì)物體空間外形和結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，以獲得物體表面的空間坐標(biāo)。它的重要意義在于能夠?qū)?shí)物的立體信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能直接處理的數(shù)字信號(hào)，為實(shí)物數(shù)字化提供了相當(dāng)方便快捷的手段。它能夠重構(gòu)現(xiàn)實(shí)的全方位立體空間，完整描述城市空間的各個(gè)關(guān)鍵因素，可以提供真實(shí)準(zhǔn)確的三維模型。它的測量結(jié)果能直接與多種軟件接口，已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。在城市規(guī)劃中，三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用還處于起步探索階段。如何在大尺度的范圍內(nèi)利用三維激光掃描技術(shù)快速采集城市空間的三維信息，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理為設(shè)計(jì)所用值得深入研究。研究的意義在于發(fā)揮現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在設(shè)計(jì)中的輔助作用，快速解決繁瑣的、無聊的測繪工作，并對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行全方位的理解和認(rèn)識(shí)。

二、三維激光掃描儀種類及工作原理

法如三維激光掃描儀

三維激光掃描儀的工作原理有兩種：脈沖式和相位式。這兩種方式是掃描儀所采用的激光測距原理的區(qū)別。

2.1 相位式測距原理是根據(jù)激光發(fā)射到接收間隔內(nèi)相位的變化,來計(jì)算所測距離。

相位特點(diǎn)： 1、掃描速度快；2、高點(diǎn)云密度；3、高精度；4、掃描距離短

2.2 脈沖式測距原理是通過激光從發(fā)射到接收之間的脈沖個(gè)數(shù)計(jì)算距離。

脈沖特點(diǎn)： 1、掃描距離遠(yuǎn)；2、應(yīng)用范圍廣

三、三維激光掃描儀的工作過程

三維激光掃描儀的工作過程，實(shí)際上就是一個(gè)不斷重復(fù)的數(shù)據(jù)采集和處理過程，它通過具有一定分辨率的空間點(diǎn)（坐標(biāo)x,y,z，其坐標(biāo)系是一個(gè)與掃描儀設(shè)置位置和掃描姿態(tài)有關(guān)的儀器坐標(biāo)系）所組成的點(diǎn)云圖來表達(dá)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)物體表面的采樣結(jié)果。

四、三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用

三維激光掃描是國際上近期發(fā)展的一項(xiàng)高新技術(shù)。隨著三維激光掃描儀在地質(zhì)、礦業(yè)、隧道開挖、逆向工程、文物等的實(shí)際應(yīng)用，這種技術(shù)已經(jīng)引起了廣大科研人員的關(guān)注。利用三維激光掃描技術(shù)獲取的空間點(diǎn)云數(shù)據(jù),可快速建立結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不規(guī)則的場景的三維可視化模型,既省時(shí)又省力,這種能力是現(xiàn)行的三維建模軟件所不可比擬的。

五、三維激光掃描系統(tǒng)介紹

5.1 三維激光掃描儀產(chǎn)品介紹

FARO? Focus Premium 只需幾分鐘即可創(chuàng)建任何環(huán)境或物件的精確、全面和照相寫實(shí)的3D演示圖像。Focus Premium 易于操作，且內(nèi)置防污、防塵、防霧、防雨和防熱/防寒功能。以實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)的現(xiàn)場捕捉，F(xiàn)ocus Premium與FARO Stream程序應(yīng)用連接，作為FARO硬件和FARO Sphere云端環(huán)境的橋梁。預(yù)配準(zhǔn)的掃描直接導(dǎo)入云端，這導(dǎo)致更有效的工作——您一邊工作一邊處理了捕捉的反饋。

FARO? Focus Premium優(yōu)勢亮點(diǎn)：

1、掃描速度加快 50%：

搭配使用可選的 FARO PanoCam 升級(jí)方案，大約 1 分鐘即可完成一般掃描，甚至是彩色掃描。

2、超高彩色分辨率：

全新的彩色相機(jī)技術(shù)使 Focus Premium能夠捕捉具有高達(dá) 266 兆像素顏色信息的掃描。

3、兩年保修：

具有競爭力的服務(wù)意味著很大大限度延長此產(chǎn)品的壽命，同時(shí)在整個(gè)設(shè)備使用壽命期間降低總擁有成本。兩年保修可提供更大靈活性，知道可更換任何維修或有缺陷的部件也能讓用戶感到安心。

法如三維激光掃描儀

5.2 三維數(shù)據(jù)處理軟件介紹

5.2.1FARO SCENE

FARO SCENE軟件是一種適用于專業(yè)用戶的全面三維點(diǎn)云處理和管理軟件工具。它專門用于查看、管理和使用從高分辨率三維激光掃描儀（如FARO激光掃描儀Focus3D）獲得的各種三維掃描數(shù)據(jù)。SCENE 通過使用自動(dòng)對(duì)象識(shí)別、掃描拼接和定位，能夠高效輕松地處理和管理掃描的數(shù)據(jù)。

在SCENE 準(zhǔn)備好掃描數(shù)據(jù)后，您即可立即進(jìn)行評(píng)估和進(jìn)一步地處理。因此您可以自行選擇各種簡單易用的功能–從簡單測定到三維可視化，再到網(wǎng)格劃分和導(dǎo)出到各種點(diǎn)云和CAD 格式。有了SCENE WebShare，現(xiàn)在可以將您的掃描對(duì)象發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)上，并可使用互聯(lián)網(wǎng)共享您的掃描項(xiàng)目。

法如scene軟件

軟件性能：

創(chuàng)建工作區(qū)

各種項(xiàng)目的數(shù)據(jù)管理

分析

視圖

瀏覽

共享

導(dǎo)入和導(dǎo)出

軟件優(yōu)勢：

無標(biāo)準(zhǔn)配準(zhǔn)：基于“俯視圖”以及“云對(duì)云”配準(zhǔn)

AutodeskReCap格式：掃描項(xiàng)目可導(dǎo)出為Autodesk?ReCap格式?？芍苯优c3D Max對(duì)接

支持FARO Laser Scanner Focus3D X Series和FARO Scanner Freestyle3D：使用GPS信息來布置掃描。

裁剪框：剪切框可方便地選取您感興趣的三維點(diǎn)云區(qū)域。剪切框可切斷點(diǎn)云，剪除某些特定區(qū)域，為您顯示或隱藏三維點(diǎn)云中的某些點(diǎn)，通過裁剪框可以選擇和導(dǎo)出點(diǎn)云。

創(chuàng)建正射影像：利用點(diǎn)云生成正射影像在cad中快速生成平、立、剖面圖

共享項(xiàng)目數(shù)據(jù)：FARO的主機(jī)解決方案Scene Webshare Cloud允許項(xiàng)目伙伴通過輕松的數(shù)據(jù)共享和全球協(xié)作來加快工作流程。

某工廠三維掃描數(shù)字化項(xiàng)目：

廠區(qū)內(nèi)三維掃描彩色點(diǎn)云

廠區(qū)內(nèi)三維掃描數(shù)據(jù)采集

車載三維掃描采集

車載獲取廠區(qū)點(diǎn)云數(shù)據(jù)

拼接去噪后的點(diǎn)云模型

五、總結(jié)概述

城市有效的規(guī)劃與管理，為城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來更大的機(jī)遇和美好的前景。21世紀(jì)，城市規(guī)劃的數(shù)據(jù)來源主要衛(wèi)星影像、航空影像、進(jìn)京攝影測量數(shù)據(jù)、激光掃描數(shù)據(jù)和人工測量數(shù)據(jù)以及其他一些外部導(dǎo)出數(shù)據(jù)。其中，三維激光掃描技術(shù)以其數(shù)據(jù)獲取速度快、數(shù)據(jù)量大、高密度、高精度、實(shí)時(shí)性、主動(dòng)性強(qiáng)、全數(shù)字特征、儀自動(dòng)化等特點(diǎn)逐漸成為獲取空間信息的一種主要手段。數(shù)據(jù)應(yīng)用范圍也擴(kuò)展到工程測量、環(huán)境監(jiān)測、城市3D建模、城市規(guī)劃管理、交通運(yùn)輸?shù)戎T多方面，顯示出獨(dú)特的、傳統(tǒng)手段無法取代的優(yōu)越性。

“泰來三維”專業(yè)提供三維產(chǎn)業(yè)鏈整體解決方案，公司主營業(yè)務(wù)包括全領(lǐng)域三維掃描工程服務(wù)、大空間三維激光掃描設(shè)備、工業(yè)三維掃描及3D打印設(shè)備、定向三維軟件研發(fā)等解決方案。

三維掃描服務(wù)商泰來三維

典型服務(wù)項(xiàng)目：

故宮三維數(shù)字化、環(huán)球影城BIM項(xiàng)目、剛果金銅廠數(shù)字化項(xiàng)目、長城復(fù)測遺址規(guī)劃、秦始皇兵馬俑考古挖掘、國家檔案局實(shí)物檔案三維數(shù)字化、秦山核電站三維數(shù)字化、中緬油氣管道三維數(shù)字化、一汽大眾工廠三維數(shù)字化、華辰汽車集團(tuán)焊裝車間虛擬設(shè)計(jì)安裝、中國地震局地質(zhì)地震災(zāi)害調(diào)查、中石化九江工廠三維數(shù)字化、中石油武漢油庫三維數(shù)字化、北京永定河大橋鋼結(jié)構(gòu)三維監(jiān)測、錦屏山隧道三維監(jiān)測、鳥巢鋼結(jié)構(gòu)三維檢測、王府井步行街安防三維數(shù)字化、長城電影三維特效制

審核編輯黃昊宇