行业应用 | Lidar x BIM 开启三维数字建模新征程

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什么是BIM？

BIM（BuildingInformation Modeling）技术是Autodesk公司在2002年率先提出，已经在全球范围内得到业界的广泛认可，它可以帮助实现建筑信息的集成，从建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结，各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中，设计团队、施工单位、设施运营部门和业主等各方人员可以基于BIM进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。

BIM的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象（如空间、运动行为）的状态信息。借助这个包含建筑工程信息的三维模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，从而为建筑工程项目的相关利益方提供了一个工程信息交换和共享的平台。

图1 BIM建模案例（图片来源于网络）

BIM具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性特点，而三维激光扫描技术则具有数据真实性、准确性特点。通过三维激光和相机扫描施工现场得到真实、准确的数据，建立BIM体系模型，获取建筑物外形尺寸、内部设施布局信息，为工程质量检验、改造方案设计提供信息化、可视化解决方案，具有重要实际意义。

激光雷达原理

激光雷达以激光器作为发射光源，以光电探测传感器为接收元件，依据激光测距的原理进行距离和角度的测量和记录，以此确定被测对象的方位信息。光脉冲打在物体上并反射回到接收器的传播时间，光速是已知的，传播时间即可被转换为对距离的测量。

S=1/2×c×Δt （1）

图2 激光测距原理

激光雷达传感器主要由激光发射系统、接收系统、旋转棱镜、控制系统及供电单元等部分组成。

图3 激光雷达系统构成原理

激光雷达在测绘工程、林业调查、数字城市、紧急应险、文物保护、电力通道巡检领域均有广泛的应用。通过激光雷达对地面建筑物进行多角度的扫描，快速获取各类建筑物的三维点云坐标，在此基础上进行三维模型构建。三维点云数据所具有的高精度、真三维、可量测等特点，以此创建的三维模型具有更加逼真的效果和更精确的尺寸比例。

激光雷达三维扫描

激光点云数据采集平台

按照搭载平台分类，激光雷达可分为机载激光雷达、车载激光雷达、背负式激光雷达和地基激光雷达等几种。北京数字绿土科技有限公司自主研发了LiAir无人机激光雷达扫描系统、LiBackpack背负式激光雷达扫描系统、LiEagle直升机激光雷达系统、LiMobile车载激光雷达系统等多个系统平台，可实现高效、快捷的激光点云数据采集。