回顾巴黎圣母院的悲剧,思考lidar能做些什么?

今天凌晨一场巴黎突发的大火,在敲钟人消失百年后也带走了他的钟楼。

这场火引起了全世界的关注,见过她美丽面容的人无不为之痛心,不曾见过的人更惋惜再无机缘。法国总统马克龙在第一时间就悲痛表示要重建大教堂,并寻求国际帮助,短短几小时内得到世界各地人们的响应和支持。大数据文摘在《巴黎不哭!十亿数据精准扫描,帮卡西莫多重新找回他的玫瑰花窗》一文中详细地介绍了利用激光雷达三维点云数字化的“巴黎圣母院”使得重建巴黎圣母院成为可能,有望使后人再次“一睹芳华”。作为LiDAR领域的从业者,我们一方面庆幸巴黎圣母院的先见之明,留下了如此珍贵的三维点云资料;另一方面又陷入沉思,其他的文物是否备有这样的“档案”?延伸来看不仅仅是文物,如何快速地为有价值的建筑物留下珍贵的资料

2015年艺术历史学家安德鲁·塔隆利用地基激光雷达扫描耗时数年,覆盖50多个地点,最终为巴黎圣母院留存了超过10亿个点的珍贵数据。熟悉激光雷达的人都知道,激光雷达作为一种主动式遥感手段,可以获取目标物的三维空间信息,但地基激光雷达单站式的扫描耗时较长。除地基之外,激光雷达又可搭载在机载/车载/背包等不同平台上。下面就让我们一同来看看,针对不同的场景,机载激光雷达扫描系统,车载激光雷达扫描系统,背包激光雷达扫描系统以及地基激光雷达扫描系统等不同平台的应用。

一、机载激光雷达扫描系统

机载激光雷达系统是搭载在无人机、直升机、轻型固定翼飞机等平台上的移动 3D 测图系统,具有效率高、搭配灵活等优势。LiAir机载激光雷达扫描系统集成了激光扫描仪、光学相机、IMU\GPS 等设备,可以实时、动态采集高精度点云和丰富的影像信息。通过自主研发的LiPlan、LiAcquire、LiPowerline、LiDAR360等系列软件,可以为用户提供数据采集、数据解算、处理分析的完整解决方案

在湖南某区域利用机载平台获取三维高精度点云和影像,结合LiDAR获取的三维结构特征和影像获取的纹理信息得到真三维模型,用于展示和管理。

二、背包激光雷达扫描系统

背包激光雷达系统以背负式作业方式得名,LiBackpack 系列背包激光雷达扫描系统是由数字绿土自主研发的背包式室内外一体化激光雷达扫描系统,结合激光雷达和同步定位与地图构建(SLAM)技术,无需GPS(GNSS)即可实时获取周围环境的高精度三维点云数据。可用于室内外一体化测量、地下空间信息获取、隧道工程、数字工厂、数字矿山、林业资源普查、 BIM、建筑立面测量等领域

以下为我们使用LiBackpack背包系列产品在清华大学某院系扫描的教学楼点云,通过室内外一体化的作业,可以完整地保留整个建筑物轮廓以及内部细节信息。

三、车载激光雷达扫描系统

车载激光雷达系统是搭载在车载平台上的移动 3D 测图系统,具有效率高、搭配灵活等优势。LiMobile车载系统集成了激光扫描仪、全景相机、IMU\GPS 等设备,通过自主研发的控制软件,可以同时采集激光雷达点云数据和全景影像数据,适用于带状地形测绘、三维城市建模、道路资产普查等领域。搭载数字绿土自主研发的系列软件,LiMobile 可以为用户提供数据采集、数据解算、处理分析的完整解决方案

在新疆某施工小区内利用车载完成大面积三维高精度点云数据获取,进而利用点云对该建筑区域进行了模型构建和纹理贴图,用于后期竣工后的项目验收、展示和管理。

四、地基激光雷达扫描系统

地基激光雷达,也常称为地面激光雷达扫描仪,通常用于单一目标或者小尺度精细三维数据的采集。地面激光雷达测距系统通常由激光测距系统、激光扫描系统、CCD数字摄影以及仪器内部校正系统等,扫描仪的扫描距离从几米到几千米不等。根据地基激光雷达工作方式的不同又可细分为固定站式激光雷达扫描仪和移动式激光雷达扫描仪。固定站式激光雷达扫描仪以单站扫描、多站拼接的方式实现对整个测区的覆盖。

双环亭又叫双环万寿亭,是北京天坛的文物古迹。2016年5月,天坛工作人员对这座275岁的古亭进行了修缮。修缮项目之初,我们利用地基激光雷达设备完成了整个点云的扫描获取,对其进行了三维模型构建和复原,为修缮项目的开展提供了强有力的指导和支持。

正如《巴黎不哭!十亿数据精准扫描,帮卡西莫多重新找回他的玫瑰花窗》文中所说安德鲁·塔隆不必看到自己深爱的圣母院被大火毁于一旦或许是他的幸运,而他为全世界留存的数字巴黎圣母院更是我们的幸运。然而,并不是所有的文物都有如此“不幸中的万幸”,我们在尽力避免天灾人祸的同时,更应该防患于未然,有塔隆的先见之明。这都寄希望于激光雷达技术的快速发展以及硬件技术的不断研发、创新和成熟,使其为更多应用领域提供便利,发挥不可替代的优势!