星探地库测绘｜千平作业区域数据采集、解算、建模一气呵成
当前，地下空间的开发方式多种多样。地铁、人行地下通道、地下行车管廊、综合管廊、地下车库、地下污水处理厂、地下商业综合体等，数不胜数。这些地下设施在发挥其本身属性所赋予的作用之外，还能节省城市建设用地，并于人防、节能环保等方向起到积极作用。
地下综合体概念图
中国作为地下空间开发利用大国，长期以来始终坚持从新增和改造两个方向着手，推进地下空间的开发。“十三五”期间，我国新增地下空间建筑面积达到8.44亿平方米。2018年，我国城市地下空间建筑与同期地面建筑竣工面积比已达到了1：4以上。
将位于城区的老旧人防工程、高层建筑地下利用率不高的停车场、不再使用的地下仓库等地下空间改造成地下商业综合体的趋势，自本世纪之初起便从未停止。2020年7月，江苏省政府办公厅出台《关于加强城市地下空间开发利用的指导意见》，意见中强调，必须要重视地下空间发展质量和效益问题，积极推进现有地下空间的改造。
无论是新建地下空间还是改造原有地下空间，都离不开测量测绘工作。只有对目标空间进行精确完整的测量、充分掌握地下空间的具体情况，才能保证施工安全和工程的顺利进行。
尤其是在改造端，原有的地下空间经过多年的使用或闲置，内部设备、设施、货品等物体数量众多且情况复杂。受初建时设计思路营销，供测绘设备活动的空间往往较小。此外如果需要改造的地下空间仍在使用，人流/车流对测绘效率也会产生较大影响。这些都是地下空间改造工程中，测量测绘工作所面临的难点和痛点。
手持式测量测绘设备，因其便携的属性，很早就走进了人们的视野之中。重量轻、体积小、作业快，无疑能够很好地解决地下场景测绘中遇到的诸多典型问题。
得益于近年来在小型化等方面的突破，手持式激光雷达，以其优异的探测性能和较高的抗环境干扰能力，逐渐从各类手持便携测绘设备中脱颖而出，获得了测绘人的青睐。
前不久，北科天绘自主研发的手持式三维激光扫描仪——星探，便在广西的一个地下空间改造项目中亮相。
手持三维激光扫描仪——星探StarScan
项目的目标改造空间是一个位于办公楼地下的停车场，地库整体面积约1500m²。并且在测绘期间仍处于正常运行的状态。对于较为传统的站点式扫描仪而言，无论是内部停放的车辆，还是电箱、管线、消防设施等一系列设备，亦或进出的车流都会对测绘作业的效率和测绘结果的完整性和准确性产生较大的不利影响。
作业区域一角
为了准确且高效地完成作业，北科天绘使用了采集时间快，作业效率高的星探StarScan手持扫描仪进行作业，并于点云数据采集完成后通过AutoCad后处理，保质保量地实现了客户的需求。
经过现场实地踏勘，考虑到停车场内部空间结构被楼梯井大致分割成两块的情况，北科天绘决定将整个测绘区域分为两个部分，并采用闭合回环的作业方式以保证采集数据效果的最优呈现。
测绘人员首先在作业场地中进行了设备静置，随后以平稳步行的方式开始了地下停车场空间三维信息的采集作业，并对测量区域内较为突出的特征点采取了停止移动细致扫描的方法，已保证数据采集准确。
测绘人员进行设备静置与数据采集工作
几分钟后，测绘人员回到了作业开始时的位置，数据采集作业完成。测绘人员随即将采集到的数据导出，使用北科天绘自主研制的StarSolve软件进行数据解算工作。
StarSolve解算数据
StarSolve软件首先对星探获得的原始点云数据进行了去噪和裁剪，将测绘人员行走路径噪点与一些地物噪点进行去除，并裁剪掉预定作业区域边界以外的三维空间信息，使点云数据包括且只包括停车场的内部环境。
去噪后的点云A
去噪后的点云B
接下来，通过采集特征地物的匹配，StarSolve软件将分别测量的两部分点云重新拼接为一个完整的三维点云。针对匹配点，测绘人员选择了分布在整个作业区域不同方向的多个特征点，以此来确保来自两个点云的模型能够更好地拟合，从而达到最优的嵌合度。
拼接点云误差
柱体融合效果良好
获得地下停车场完整三维点云后，测绘人员对其反映的各个地物表面的点云光滑程度进行了检查，找出点云中因拼接而多余的区域以及地物表面点云的噪点，进行裁剪和去噪，完成点云数据的处理工作。
检查前点云
处理后点云
最后将处理完成的点云导入CAD绘制出图，并利用Autodesk Revit软件进行1：1三维模型制作，整个地下停车场的测量作业仅仅耗时一小时四十分便顺利完成。
CAD绘制平面图
地下停车场三维白模
00:52
地下停车场逆向三维实景模型
在便捷高效之外，星探的测量结果还非常精准，通过停车场具体区域边长、梁柱尺寸等数据的对比，星探采集数据生成的CAD图与实地人工测量的最大误差仅为3cm左右，充分地保证了测量数据的可用性。星探用实际效果证明了手持式激光雷达的优势和北科天绘突出的技术实力。
实测停车场梁柱边长与星探采集数据相差无几
星探之所以能够突破传统设备在地下测量测绘中的一系列障碍，便捷、高效、精准地完成作业，不仅源于其作为激光雷达设备，天然的超强感知能力，更是得益于北科天绘凭借在激光雷达领域的精神造诣，将诸多技术能力赋予了星探，使其可以称之为“解决激光扫描最后一公里问题”的答案。
作为一款激光雷达产品，星探具备200m的核心测距与360°x30°的全方位视场，这使得它能够在10分钟内完成一块5000m²作业区域的数据采集工作。配合其厘米级的数据精度与32万点每秒的扫描速度，在高效作业的同时，星探还能保证数据采集的精准全面。
星探产品全重仅为1.3kg，并配有人体工学设计握把，单人即可轻松操作。同时星探在作业中支持2m/s的移动速度，充分满足了手持移动测量的需求。其IP54的工业防护等级，和模块化电池供电、可支撑90分钟单次作业的设计，星探能够在测绘人员的手中从容进入各种环境、气候的场地，顺利完成作业。
星探采用了支持水平±10°自动修正的倾斜补偿技术与9自由度的惯性导航系统，在地形高低起伏的复杂地形中，也可正常作业。倾斜测量模式下，测绘人员手持星探，在地面就可以完成对电力杆塔、高层建筑立面的作业。
地下空间测量仅仅是星探这款激光雷达应用场景的“冰山一角”，高效精准的测量、全能级的场地适应能力，人性化的使用体验，让星探在林业调查、园林测绘、户外建模及测量、堆体坡面测量等众多场景下，都能完美满足扫描测绘作业的各项需求。在测量测绘新需求层出不穷的今天，更多的数字孪生实景三维场景，等待你手持星探前来探索！
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