合作案例 | 深圳市当代艺术与城市规划馆云雕塑测绘项目

成功案例2022.12.20阅读约 6 分钟

通过激光三维重建，对“云”雕塑进行表面积计算。

项目背景：深圳市当代艺术与城市规划馆“云”雕塑

深圳市当代艺术与城市规划馆位于深圳市福田区，总建筑面积约8.8万平方米，是一栋集艺术收藏与展示、信息查询和宣传、接待观光等为一体的综合性文化场馆，是深圳的地标性建筑。

进入场馆大厅，观众们都会被一个不规则金属球体装置所吸引。

这个名为“云”的雕塑建筑，造型来自于一颗火星卫星的逆向自转形态，高25米，分为上下三层，包含空间倾斜面、扭曲面、旋转曲面和大悬挑结构，主楼和外表皮钢结构既相互独立又相互联系，空间关系十分复杂。

场馆方面委托深圳市武测空间信息有限公司对“云”雕塑进行表面积计算，为雕塑保护管理提供新的思路方法和技术，助力艺术品研究、保护与合理开发工作。

处理过程：灵光 L1 点云采集与逆向建模

其域创新合作伙伴深圳市武测空间信息有限公司接到需求后，结合测区实际情况，选用手持 SLAM 设备灵光 L1 进行数据采集，并在此基础上进行测量与建模。

项目采集耗时2小时，内业建模8小时。

1）激光点云预处理

激光点云数据导入软件进行点云数据的切割、转换等细部处理。转换后的数据进行模型校正。

2）处理设计模型文件

提取与建模相关的部分，并依据激光点云数据对导入的设计模型进行复核并优化调整。

3）激光点云捕捉关键点

选取可能的建筑物角点，创建与激光点云对象形状一致的几何体。

4）基于激光点云的逆向建模

通过激光点云切片进行立体模型绘制，并进行金属体表面积统计，将模型导出为模型成果。

▲建模成果

客户评价：手持 SLAM 在复杂结构测绘中的表现

武测空间表示，手持 SLAM 设备灵光 L1 方便携带操作，深度集成手持激光雷达、可见光相机、高精度惯导、高性能计算机与运动相机等模块，具有穿透性高、精度高、效率高的特点，可以有效应对测绘对象结构复杂、体积庞大的难题。

手持 SLAM 设备灵光 L1 一键操作自动作业，扫描过程实时解算，设备直出模型即刻可用。同时，结合其域创新的自主三维重建算法和后处理软件，可以计算位姿并生成厘米级精度模型，极大提升了项目内外业的执行效率。

武测空间认为，手持 SLAM 设备灵光 L1 为艺术装置、雕塑、建筑等对象类型的测绘保护工作，提供了新思路、新技术和新设备。

延伸阅读：手持 SLAM 与移动激光扫描原理

手持 SLAM、移动激光扫描系统主要由激光扫描仪、惯性导航系统及相机组成，用于测量点的三维坐标和激光反射强度，相机用于测量点的三维坐标和颜色信息。根据移动激光扫描系统和数码相机采集的数据可以得到点云数据，包括三维坐标、激光反射强度、颜色信息。

Simultaneous Localization And Mapping，简称 SLAM，通过对各种传感器数据进行采集和计算，生成对其自身位置姿态的定位和场景地图信息的系统。目前 SLAM 主要的两种形式是：基于激光雷达的 SLAM（激光 SLAM）和基于视觉的 SLAM（Visual SLAM 或 VSLAM）。

手持激光雷达、手持 SLAM 设备的工作原理与雷达非常相近，以激光作为信号源，由激光器发射出的脉冲激光，打到周围障碍物上，引起散射，一部分光波会反射到激光雷达的接收器上，根据激光测距原理计算，就得到从激光雷达到目标点的距离，脉冲激光不断地扫描目标物，就可以得到目标物上全部目标点的数据，用此数据进行成像处理后，就可得到精确的三维立体图像。激光雷达采集到的物体信息呈现出一系列分散的、具有准确角度和距离信息的点，被称为点云。通常，激光 SLAM 系统通过对不同时刻两片点云的匹配与比对，计算激光雷达相对运动的距离和姿态的改变，也就完成了自身的定位。激光雷达距离测量比较准确，误差模型简单，在强光直射以外的环境中运行稳定，点云的处理也比较容易。同时，点云信息本身包含直接的几何关系，使测量和计算变得直观简单。