在那里是扫描和测绘行业的普遍认可,与地面激光扫描仪(TLS)相比,移动测绘系统显著提高了扫描速度和点云覆盖率。建筑内部和设备尤其如此。这将减少现场时间,从而降低服务提供商的扫描成本。
那么,为什么不是每个扫描服务提供商都从TLS转换到移动系统呢?答案是,对于移动地图系统能够实现的数据质量,以及已建立的扫描到cad /BIM工作流中哪一个能够顺利运行移动系统的数据,仍然存在许多犹豫。因此,许多激光扫描专业人员和测量师往往会问以下问题:
“我看到了移动地图在数据采集方面的优势,但我如何确保在CAD图纸或BIM模型等可交付成果的创建过程中不浪费时间?”
在CAD中绘制已建成条件的2D图
在全球范围内,大多数已构建文档仍然是2D的。从点云创建2D平面图和现有建筑立面的最常见方法是使用厚度为几分米的水平和垂直切片作为蓝图。水平切片的最佳做法是将注册的点云切片两次:正好在天花板下面,以减少点云中的家具,并在1.20-1.5米的高度,以获得门和窗等开口的正确表示。这通常发生在点云编辑软件中。点云部分然后导出到合适的CAD软件选择,在那里建筑组件的轮廓,有时是设备,家具和其他资产的手绘过程。
利用NavVis点云数据,详细的楼层平面图和立面图通常可以按照1:100或1:50的比例绘制。除此之外,高可靠的精度、低点云噪声和精细细节的高分辨率是高效创建满足项目要求的可交付成果的关键。
此外,NavVis IndoorViewer在绘制地图的过程中,可以通过详细的全景图像实现无缝导航。这些全景图像有助于以快速可靠的方式解决点云表示中的任何不确定性(例如,“这是一件家具还是一个建筑元素?”)。
BIM中已建成条件的3D建模
尽管竣工文件的二维表示法仍被广泛使用,但BIM的需求正在快速增长。政府对公共项目的授权数量不断增加,大型企业主要求为私人项目交付BIM。从已登记的点云创建BIM模型通常从数据的初始“清理”开始,移除不相关的点,如工厂或相邻建筑物的外墙。下一步涉及将数据导入您选择的BIM建模工具。

在这个例子中,我们使用Autodesk Revit:在导入成功完成后,你可以开始建模过程,根据建筑级别构造点云。这让你能够一层一层地建模建筑,只显示相关的点。在这样做的过程中,可以在手工过程中很容易地识别和建模建筑组件,如墙、柱子或开口。
基于NavVis数据,典型的可交付产品是LOD (Level of Development) 300的BIM模型。
除了高可靠的精度外,低点云噪声、逼真的着色和精细细节的高分辨率对高效建模过程至关重要。
一个很好的例子是由Vermessung Schubert ZT设计的维也纳历史地铁站的调查项目.更重要的是NavVis IndoorViewer插件Autodesk Revit用户可以直接跳转到相关的全景图像,通过点击Revit模型中的所需位置。展示现场真实情况的全景图像有助于用户更好地了解现场环境,并模拟仅使用点云往往难以识别的细节,如开关、插头或详细的结构接头。
使用点云进行可视化和仿真
在化工或油气行业等流程工业中,特别是在海上项目中,点云经常被用于在3D模型中直接表示设施的现状,而不需要对现有条件进行重构。在这种情况下,点云被移除,在设备应该被拆除的地方,新设备被用CAD/BIM元素建模。这种方法加快了计划的速度,因为手工重新建模的工作量大大减少了。这种“混合”建模方法允许在点云和用于生产工程的新设备模型之间进行视觉干扰检查和碰撞检测,以及设备拆卸、运输和安装的规划。
近年来,该方法在汽车工业等离散制造领域也得到了广泛的应用,如布局规划、装配规划和过程仿真等。此外,在设备和工艺复杂的非工业建筑中,例如医院,目前正在使用这种方法进行翻新和再利用项目。
NavVis点云数据特别适合此应用程序。这是因为使用NavVis技术可以快速准确地扫描大型工业空间。生成的点云具有低噪音和高度逼真的纹理和颜色,使数据非常适合于生产设备(如电荷载体和机器)的可视化。在这种情况下,NavVis IndoorViewer中的下载点云功能非常适合:可以直接从浏览器窗口选择和下载点云部分,例如特定设备。与生产计划软件(如达索Delmia的3DExperience Platform)的进一步集成构成了更高级应用(如工艺和物流模拟)的基础。

矢量化加速二维绘图过程
如上所述,手动跟踪和起草创建2D CAD可交付成果的过程非常耗时。如今,商业上可用的软件包,如PointCab,提供了强大的矢量化功能,大大加快了起草过程。在PointCab中,用户通过点云生成水平或垂直剖面。然后可以使用本节应用向量化函数。结果,生成了一组最适合的2D行。这些线条还不是一个完整的计划,但对于剩下的2D绘图步骤来说是一个很好的开始,其中包括清理和完成墙壁和房间的轮廓,以及添加舱口和门窗符号。这通常是在CAD软件包中完成的。此外,矢量化算法有助于将手工绘制的误差降至最低。
NavVis点云数据非常适合这个工作流程,因为它具有相当高的精度标准和点云中精细细节的高分辨率。此外,在绘制过程中显示的实时反馈有助于操作人员实现最大的点云覆盖。这减少了点云中的盲点或缝隙,这对于最小化手工返工的矢量化结果至关重要。在下面的矢量化示例中,我们选择了门开口上方的部分高度,以确保房间轮廓的最大完整性。这个结果大大减少了手工起草的工作量。

目标提取在三维建模中的效率
当需要已建成的BIM文档时,通常会使用基于点云的手工建模和跟踪过程。然而,根据所需的LOD,这些手动流程可能非常耗时,因此成本很高。虽然全自动的一键扫描到bim过程似乎仍然是一个未来的愿景,但令人印象深刻的步骤最近已经在这个方向上做出了。
在本文档中,我们将涉及两个具体的用例,其中自动或半自动对象提取目前正在使用,从ClearEdge3D的EdgeWise软件工具(也可作为Autodesk Revit插件)。第一个应用是自动生成建筑组件,例如从点云生成的水平、墙壁和天花板。这是一键式的方法,结果令人印象深刻。当然,这并不会产生一个完整的BIM模型,因为门和窗户仍然缺失,一些元素需要清理(例如,门扇经常被表示为墙壁)。然而,据ClearEdge3D的一个客户表示,这使得建模过程的速度快了10倍。
另一个突出的方丝应用是从点云中半自动提取管道和结构元素。为此,用户选择点云的一个区域,软件会自动创建最佳拟合的管道几何图形。其他工具允许在管道图元之间创建接头和T形连接。这大大加快了手动建模过程,从而降低了成本。
cleararedge3d已经注意到移动地图系统在数据采集效率方面的主要好处。这意味着上述工作流不仅可以使用来自TLS(“结构化数据”)的点云数据,也可以使用来自移动地图系统(“非结构化数据”)的数据。
NavVis点云数据特别适合这种情况,因为它具有相对较高的精度标准和点云中的低噪声。在NavVis最近进行的内部可靠性测试中,从2米和5米的扫描距离上可靠地检测到直径为105毫米、75毫米和60毫米的管道。此外,在基于NavVis数据的测试中,墙壁和水平面的自动创建也取得了非常令人满意的结果。
NavVis数据质量综述
相对和绝对精度:所有基于slam的移动地图系统都面临漂移的挑战,特别是当项目不允许“循环关闭”时。NavVis开发了专有的SLAM算法,将漂移降至最低。此外,NavVis测绘设备(NavVis M6和NavVis VLX)都可以使用控制点(测量目标)来验证相对(局部)和绝对(全局)精度。最后,NavVis后处理软件允许基于测量控制点的绝对精度优化。关于移动地图背景下的精度的全面讨论,请参阅《室内移动地图精度手册》。
点云噪声:来自移动地图系统的数据通常比来自TLS的数据有更高的噪声水平。对于流行的手持系统来说,这导致了一个高达3厘米“厚度”的“线”,代表平面、垂直的表面,如水平部分的墙壁。NavVis后处理软件中的滤波算法将噪声降至最低,从而在剖面中产生尖锐的直线。这些结果与TLS的数据相比,远比市场上其他移动地图设备的数据具有可比性。
细部分辨率: NavVis后处理软件独特的专有过滤算法确保在点云过滤过程中保留精细的几何细节,如上面电梯门开口的轮廓图。这确保了可以基于数据创建比例高达1:50的平面图。

点云的着色:其他移动地图设备创建的点云要么颜色暗淡,要么没有颜色,而NavVis创建的点云具有高度逼真、明亮的颜色。这是可能的,因为NavVis M6和NavVis VLX都在测绘过程中拍摄了许多高分辨率的图像。
点云的纹理和分辨率虽然其他移动地图系统的点云数据通常看起来是“条纹”或“模糊”的,特别是在3D中,NavVis的后处理算法在物体表面创建了一个分辨率高达5毫米的高度均匀的点网格。
全景视图集成建模:NavVis IndoorViewer插件Autodesk Revit让用户无缝连接BIM模型与高清全景图,显示建筑建模时的当前状态。用户可以在BIM模型的任意位置点击,插件中会显示相应的全景图;这消除了手动搜索正确全景图的任务。与点云相比,高清晰度全景视图有助于建模人员快速、轻松地理解环境的细节,特别是如果建模人员或设计师没有到现场。
数据兼容性和适用性: NavVis主动支持开放的行业标准和格式,如E57点云格式。此外,除了与Autodesk Revit现有的NavVis集成,NavVis还与市场领先的软件供应商PointCab和ClearEdge3D合作进行矢量化和对象提取,以确保NavVis VLX和NavVis M6无缝地融入现有的绘图和建模工作流程。