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、經(jīng)濟、社會、土地利用布局以及對未來發(fā)展的預測。它的對象偏重于城市物質形態(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、道路及運輸設施的設置、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)常需要對城市的空間格局和建筑及道路等信息模型進行了解和記錄，采用傳統(tǒng)的測量方法很難滿足設計的需要。三維激光掃描是一項高新技術，主要用于對物體空間外形和結構進行掃描，以獲得物體表面的空間坐標。它的重要意義在于能夠將實物的立體信息轉換為計算機能直接處理的數(shù)字信號，為實物數(shù)字化提供了相當方便快捷的手段。它能夠重構現(xiàn)實的全方位立體空間，完整描述城市空間的各個關鍵因素，可以提供真實準確的三維模型。它的測量結果能直接與多種軟件接口，已廣泛應用于各個領域。在城市規(guī)劃中，三維激光掃描技術的應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快速采集城市空間的三維信息，并對數(shù)據(jù)進行有效的處理為設計所用值得深入研究。研究的意義在于發(fā)揮現(xiàn)代科學技術在設計中的輔助作用，快速解決繁瑣的、無聊的測繪工作，并對設計對象進行全方位的理解和認識。

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,來計算所測距離。

相位特點： 1、掃描速度快；2、高點云密度；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數(shù)計算距離。

脈沖特點： 1、掃描距離遠；2、應用范圍廣

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，實際上就是一個不斷重復的數(shù)據(jù)采集和處理過程，它通過具有一定分辨率的空間點（坐標x,y,z，其坐標系是一個與掃描儀設置位置和掃描姿態(tài)有關的儀器坐標系）所組成的點云圖來表達系統(tǒng)對目標物體表面的采樣結果。

四、三維激光掃描技術應用

三維激光掃描是國際上近期發(fā)展的一項高新技術。隨著三維激光掃描儀在地質、礦業(yè)、隧道開挖、逆向工程、文物等的實際應用，這種技術已經(jīng)引起了廣大科研人員的關注。利用三維激光掃描技術獲取的空間點云數(shù)據(jù),可快速建立結構復雜、不規(guī)則的場景的三維可視化模型,既省時又省力,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。以實現(xiàn)了精準的現(xiàn)場捕捉，F(xiàn)ocus Premium與FARO Stream程序應用連接，作為FARO硬件和FARO Sphere云端環(huán)境的橋梁。預配準的掃描直接導入云端，這導致更有效的工作——您一邊工作一邊處理了捕捉的反饋。

FARO? Focus Premium優(yōu)勢亮點：

1、掃描速度加快 50%：

搭配使用可選的 FARO PanoCam 升級方案，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：

全新的彩色相機技術使 Focus Premium能夠捕捉具有高達 266 兆像素顏色信息的掃描。

3、兩年保修：

具有競爭力的服務意味著很大大限度延長此產(chǎn)品的壽命，同時在整個設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。

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 通過使用自動對象識別、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 準備好掃描數(shù)據(jù)后，您即可立即進行評估和進一步地處理。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)格劃分和導出到各種點云和CAD 格式。有了SCENE WebShare，現(xiàn)在可以將您的掃描對象發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)上，并可使用互聯(lián)網(wǎng)共享您的掃描項目。

軟件性能：

創(chuàng)建工作區(qū)

各種項目的數(shù)據(jù)管理

分析

視圖

瀏覽

共享

導入和導出

軟件優(yōu)勢：

無標準配準：基于“俯視圖”以及“云對云”配準

AutodeskReCap格式：掃描項目可導出為Autodesk?ReCap格式。可直接與3D Max對接

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云區(qū)域。剪切框可切斷點云，剪除某些特定區(qū)域，為您顯示或隱藏三維點云中的某些點，通過裁剪框可以選擇和導出點云。

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

共享項目數(shù)據(jù)：FARO的主機解決方案Scene Webshare Cloud允許項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)字化項目：

廠區(qū)內(nèi)三維掃描數(shù)據(jù)采集

廠區(qū)內(nèi)三維掃描彩色點云

車載三維掃描采集

車載獲取廠區(qū)點云數(shù)據(jù)

拼接去噪后的點云模型

五、總結概述

城市有效的規(guī)劃與管理，為城市的經(jīng)濟發(fā)展帶來更大的機遇和美好的前景。21世紀，城市規(guī)劃的數(shù)據(jù)來源主要衛(wèi)星影像、航空影像、進京攝影測量數(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出數(shù)據(jù)。其中，三維激光掃描技術以其數(shù)據(jù)獲取速度快、數(shù)據(jù)量大、高密度、高精度、實時性、主動性強、全數(shù)字特征、儀自動化等特點逐漸成為獲取空間信息的一種主要手段。數(shù)據(jù)應用范圍也擴展到工程測量、環(huán)境監(jiān)測、城市3D建模、城市規(guī)劃管理、交通運輸?shù)戎T多方面，顯示出獨特的、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)務包括全領域三維掃描工程服務、大空間三維激光掃描設備、工業(yè)三維掃描及3D打印設備、定向三維軟件研發(fā)等解決方案。

典型服務項目：

故宮三維數(shù)字化、環(huán)球影城BIM項目、剛果金銅廠數(shù)字化項目、長城復測遺址規(guī)劃、秦始皇兵馬俑考古挖掘、國家檔案局實物檔案三維數(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、華辰汽車集團焊裝車間虛擬設計安裝、中國地震局地質地震災害調(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構三維監(jiān)測、錦屏山隧道三維監(jiān)測、鳥巢鋼結構三維檢測、王府井步行街安防三維數(shù)字化、長城電影三維特效制

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