2015年7月，泰來興業(yè)信息技術（北京）有限公司項目部與一汽大眾汽車有限公司達成合作，針對一汽大眾長春廠區(qū)進行三維數(shù)字化工程。歷時半年，終于完成。現(xiàn)就該項目與大家分享如下，希望對大家有借鑒。

一、 項目概述

一汽大眾汽車有限公司成立于1991年，廠區(qū)占地面積180萬平方米，是中國第一個現(xiàn)代化轎車工業(yè)基地。廠區(qū)之間和廠區(qū)內部縱橫交錯著大量用于設計、生產(chǎn)、總裝、測試、實驗等廠房、車間、辦工區(qū)等建筑及管道橋架，隨著新建裝置和廠區(qū)的發(fā)展，老舊廠區(qū)的改造，原有的設計圖紙和資料已經(jīng)無法快速、準確地提供指定位置和指定管線的相關資料信息，同時原有的圖紙無法提供一個完整的覆蓋整個廠區(qū)的建筑、橋架及管線的表達。對于地面廠區(qū)的車間、設施設備和車間內部的具體信息不能進行處理和顯示。而且經(jīng)過多次改造，地面設施設備和進站埋地管道(線路)錯綜復雜，管道的使用狀況、走向等也不能及時準確地掌握，給規(guī)劃、設計、施工、管理等部門查尋、維護、防腐檢測與更新改造帶來諸多困難。

 三維GIS（地理信息系統(tǒng)）技術和三維激光掃描技術的出現(xiàn)，為建立一套覆蓋完整、數(shù)據(jù)更新及時的三維橋架信息系統(tǒng)提供了可能。通過新的技術，可以幫助我們快速建立一套完整的基于一汽大眾現(xiàn)場運營現(xiàn)狀的、直觀的、地理位置準確的、基于數(shù)據(jù)庫服務可快速響應的三維地理信息系統(tǒng)，把連接廠區(qū)之間的及連接廠區(qū)內部的橋架及橋架相關管線準確創(chuàng)建到一個三維GIS平臺中，供三維瀏覽、聯(lián)網(wǎng)查看、檢索。可為廠區(qū)規(guī)劃、人員培訓、事件應急提供快速、準確地服務。領用該系統(tǒng)為領導層決策提供完善的數(shù)據(jù)依據(jù)，為廠區(qū)的規(guī)劃和更新提供直觀的數(shù)據(jù)基礎，為安全評估、危急事件處理提供現(xiàn)場基礎資料，可基于平臺完成三維空間分析、人員虛擬培訓等。

 真三維數(shù)字化工廠基礎的工作就是建筑實體模型，3D模型是數(shù)字化工作的起點，也是開發(fā)數(shù)字化工廠功能的基礎，此項目一期將對整個廠區(qū)和部分車間進行真掃描掃描、建模、貼圖。

二、項目主要工作

1、廠區(qū)部分

（1）對廠區(qū)和部分建筑內部進行高精度全景3D掃描，獲得準確尺寸和顏色；

（2）三維建模及貼圖，要求建模精確到cm，與原結構尺寸偏差小于2cm，模型顏色貼近實際顏色；
（3）掃描建模范圍見附圖紅線框內，場內施工和規(guī)劃中部分按照設計效果進行處理；
（4）全部有資產(chǎn)實物必須準確建模，無資產(chǎn)部分按甲方要求建模；
（5）模型渲染和特效效果制作，要求效果接近或優(yōu)于現(xiàn)實效果；
（6）三維虛擬現(xiàn)實工能，結合固定手觸屏設備特點進行編程開發(fā)，具有飛行、漫游、測量、導覽簡單設置；其中建筑模型預留信息編輯按口，由甲方負責編輯信息；

2、車間部分

（7）對奧迪二總裝車間內部土建和工藝設備全方位掃描，得到完整的彩色點云，無缺失、無破面、不失真，并對全部土建、部分生產(chǎn)線和設備進行建模，包括建筑結構水暖動電、工藝設備、輔具等；
（8）對土建和共用部分基于點云和二維圖建模；
（9）對局部設部和生產(chǎn)線建模，生產(chǎn)線做動態(tài)仿真；

3、其他

（10）在工作過程或出租設備時，對甲方相關人員進行必要的技能培訓；
（11）建筑模型中信息，連接部分要可編輯、部門信息查看查詢和網(wǎng)絡接口與具有權限設置功能，
（12）交付點云和3D模型格式必須被Microstaterm兼容，Web端和移動端發(fā)布要一鍵進入；

（13）交付點云和3D模型可進入三維GIS平臺軟件應用；

三、項目實施

1、廠區(qū)：車載三維激光掃描系統(tǒng)對整個廠區(qū)進行三維掃描，對于廠區(qū)車載不能獲得原始數(shù)據(jù)的用地面掃描儀進行彌補，無人機輔助獲取廠區(qū)建筑頂部數(shù)據(jù)，與車載數(shù)據(jù)融合；

2、車間：利用2套地面三維激光掃描儀分別對樓上、樓下進行全面三維數(shù)據(jù)描獲取；

3、內業(yè)：利用TRW、3Dmax進行數(shù)據(jù)的去噪、拼接、建模等工作

掃描分為三部分：人工掃描車間，車載掃描廠區(qū)，無人機掃描廠區(qū)房頂。

四、項目中使用的儀器設備和所獲取的數(shù)據(jù)成果

1、地面測量型三維激光掃描儀進行廠區(qū)、車間數(shù)據(jù)掃描

    根據(jù)現(xiàn)場、設備形狀和環(huán)境以及三維激光掃描儀的有效測程合理的布設掃描儀的架站點，然后在每個站點根據(jù)后續(xù)成圖需求設置合適的分辨率進行掃描。在掃描過程中，可以通過架設標靶以提高后續(xù)點云拼接的精度。地面掃描我們采用的是FARO330和Trimble TX5。將全部站點的掃描數(shù)據(jù)導入到 Trimble Realworks軟件中，執(zhí)行自動拼接命令。 Trimble Realworks軟件自動拼接命令完全不需要人為干預，可以簡單、快捷的得到高精度的整體點云數(shù)據(jù)。

2、車載移動三維激光掃描儀設備獲取廠區(qū)整個室外三維點云數(shù)據(jù)

    車載三維激光掃描儀是將三維激光掃描設備、衛(wèi)星定位模塊、慣性測量裝置、里程計、360°全景相機、總成控制模塊和高性能板卡計算機集成并封裝于汽車的剛性平臺之上，在汽車移動過程中，快速獲取高精度定位定姿數(shù)據(jù)、高密度三維點云和高清連續(xù)全景影像數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)一的地理參考和攝影測量解析處理，實現(xiàn)無控制的空間地理信息采集與建庫。我們采用的車載是Topcon IP-S2移動測量系統(tǒng)：

3、無人機空中航測照片獲取廠區(qū)空中三維模型點云數(shù)據(jù)

    無人機是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置的不載人飛機，可以實時、動態(tài)、大量采集空間點云信息，可快速獲取高密度、高精度的點云數(shù)據(jù)。無人機航測我們采用的是Motoar Sky MS-970，機身采用碳纖復合材料及鈦合金連接件，翼臂可折疊，可搭配2D/3D云臺，高負載掛接微單、專業(yè)單反、紅外、激光雷達等多種傳感器，地面站全程監(jiān)控,一鍵起飛、懸停、返航遙控器、平板、三防筆記本多種控制方式。

五、利用高精度測量設備獲取的數(shù)據(jù)創(chuàng)建高精度三維實景模型

    拼接、去噪處理后的點云在Trimble Realworks 和3Dmax軟件中，根據(jù)點云進行廠區(qū)和車間的模型建立和貼圖，以達到其真實性。以下是車間和廠區(qū)的部分模型：

六、項目總結

   通過此項目業(yè)主方利用高新科技設備完成對廠區(qū)的完整真三維原始數(shù)據(jù)的采集和保存，真三維的點云、模型為數(shù)字化工廠提供了直觀、可靠的依據(jù)，完成了對現(xiàn)有設備和廠區(qū)的高精度建模和三維數(shù)字可視化，繼而為后繼BIM及三維信息管理提供了原始數(shù)據(jù)模型。

項目難點：

1：國內首例工廠大范圍三維數(shù)字化，在保證精度的前提下融合多渠道數(shù)據(jù)的統(tǒng)一；

2：廠區(qū)內地形起伏較大，為地表模型的構建與廠房模型的對位帶來很大的影響；

3：廠房房頂部的三維數(shù)據(jù)難以獲取，單靠某一種技術很難實現(xiàn)，需要多手段實現(xiàn)；

項目亮點：

1：車載三維掃描、地面三維掃描、無人機航測新技術在工廠三維數(shù)字化中首次完美結合應用；

2：廠區(qū)、車間三維原始數(shù)據(jù)的保存，為以后規(guī)劃應用提供真實數(shù)據(jù)依據(jù)；

3：三維模型的建立為后繼BIM及三維信息管理平臺搭建提供了原始數(shù)據(jù)模型；

                                                泰來興業(yè)信息技術（北京）有限公司

                                                                      三維掃描項目部

                                                      2016年3月30日

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