除了可以幫助檢測車諾比區輻射水平,雷射雷達還可以幹這些事

不知道各位讀朋友還記不記得，在上個月發布的文章《這隻黃狗看起來「平平無奇」，卻聯合多項頂尖建築科技》中，小智提到了和美國波士頓動力公司強強聯合的公司之一——FARO法如公司，這是一家全球最值得信賴的三維測量、成像和實現技術供應商，在與波士頓動力公司的合作中，法如公司為spot dog提供3D雷射掃描技術，以滿足工程施工單位對建築掃描自動化的需求。

然而除了3D雷射掃描技術，spot dog還使用了Velodyne（威力登）雷射雷達傳感器監控施工現場並記錄進度。

沒錯，今天要和大家嘮嘮的就是雷射雷達技術。

要了解雷射雷達的過人之處，首先要來了解一下，什麼是雷射雷達。

雷射雷達（Lidar）是「光檢測和測距」的首字母縮寫，有時侯也被稱為「雷射掃描」或「3D掃描」，雷射雷達傳感器在工作中會向周圍環境發射脈衝光波，接著脈衝碰到周圍的物體就會反彈傳回傳感器，傳感器就通過計算每個脈衝往返的時間來計算和周圍物體的距離。

很多人看完雷射雷達的工作原理，可能首先聯想到的會是雷射雷達在自動駕駛和機器人領域的運用，誠然，前面提到的spot dog和安全駕駛領域都廣泛運用了雷射雷達技術，但是別忘了，由於雷射雷達對距離的精確把控，讓建築行業也同樣青睞這種技術。

其中應用比較廣泛的包括：

使用雷射雷達進行土方測量相關工作；

使用雷射雷達進行實測實量工作；

使用雷射雷達數位化施工；

1. 雷射雷達進行土方測量

在這一領域運用得相對廣泛的就是無人機的雷達測量，前面提到的Velodyne（威力登）公司就有專門為無人機公司Routescene服務的傳感器。

已經過去三十多年的車諾比核災，由於部分地區的開放和當地遊客增加，因此很有必要了解周圍區域的輻射水平。相比較穿戴防輻射服的人類去實地測量，使用無人機技術則更有優勢。可以在短時間內覆蓋大面積區域。確定輻射熱點後，將Routescene的輕型雷射雷達配備Velodyne（威力登）的HDL-32雷射雷達傳感器，然後借力無人機進行更詳細的測量。

當然，在車諾比區域的專項測量只是個例，但是從這個例子中，不難看出雷射雷達的高效、靈活和精確程度。

威力登的另一合作商，Yellow scan，利用其系統進行的測量可以生成非常詳細的3D數據，以準確地描繪地形，並將其合併到CAD / GIS系統中以進行建模和分析。由於系統的靈活性，個別區域可以根據需要輕鬆地重新掃描。

而雷射雷達的這一切應用，最早可以追溯到，在2012年就提出與威力登合作的Phoenix公司，當時提出的將Velodyne公司的雷射雷達（LiDAR）安裝在無人機（UAV）上的暢想，如今已夢想成真並被廣泛使用。

在Phoenix公司的官網專有一頁介紹雷射雷達的工作原理：Phoenix 雷達系統是構建用於移動地圖的系統。從移動物體進行測量時，操作員必須考慮某些參數：速度，掃描區域，高度，頻率，脈衝率，掃描角度和點密度，這些參數在捕獲數據中都起著不可或缺的作用。

國內的此類應用雖然起步較晚，但是這也意味著發展空間巨大。2016年推出無人機協同作業平臺的奇志科技，在2018年確定無人機的使用方向——建築工程，並專注於土方測量。

奇志動聯 MeshKit 現場作業

為了解決傳統測量中周期長、覆核難度大、採集量不足等缺點，奇志科技的解決方案是這樣的：

1.在採集環節，操作人員在移動端進行簡易的三步操作：語音對講確認身份-選擇測繪方案-選擇地塊，無人機就會自動規劃路線並完成飛行動作，信息直接同步到電腦端，避免數據被人為篡改；

2.電腦端將無人機信息提交到 MeshKit 雲端進行建模，MeshKit 雲服務通過無人機拍攝的普通照片即可快速生成三維實景模型，形成點雲數據信息，並以此完成土方量的計算；

3.最後，點雲數據可以直接導入設計軟體，設計師根據測量結果設計出多個工程方案預算。

當然，這一系列操作帶來的量化效果也不容小覷：以一個20萬平方米佔地面積的工程項目為例，發現人工RTK測量花了4-5天，成本約為160元/畝；而無人機自動化採集，只花了30分鐘，成本為8元/畝。

2. 雷射雷達進行實測實量

上周剛剛在成都落幕的中建八局第七屆施工技能大賽，除了群英薈萃，還有讓人大開眼界的機器人表演，其中不乏焊接機器人、抹灰機器人、機器狗等等，也有和雷射雷達相關的——實測實量機器人。

在中建八局技能大賽上亮相的這個機器人，名字叫智匯量UCL360。傳統的實測實量一般都是利用多種工具、多人協同、多次採集、多次統計等等繁瑣複雜的步驟，而實測實量機器人的優勢就在於「輕巧便攜，解放雙手」，一人操作，一鍵啟動，實測實量機器人就可以針對房間內的所有信息進行採集測量，同時統計校對，並且同步上傳，真正實現了360°測量、提高生產效率。

3. 雷射雷達進行數位化施工

剛剛提到了FARO focus和實測實量機器人的差別，接下來也要說說FARO的雷射掃描硬體是如何輔助實現數位化施工的了。

荷蘭皇家BAM集團旗下的施工隊在去年就使用了FARO雷射掃描硬體，同時結合FARO的BuildT建築軟體進行泳池建設，之所以對泳池採用如此專業的工具，是因為這是標準競賽用的八賽道泳池，所以建造精確度至關重要。其中包括驗證竣工尺寸、測量出瓷磚的粘合度等，以確保不會發生任何「翹曲」、「凹陷」等。

在建設過程中，FARO的雷射掃描儀和軟體對於一系列可重複、快速實現的工作，完全得心應手，比如：

>受控掃描泳池水箱

>根據數字模型進行表面分析

>報告差異

>提取XYZ坐標

>確定現場的偏差位置

>糾正任何偏差

根據行業數據保守估算，FARO的工具協助可以減少返工，從而節約30%的建築成本，和將近10%的材料。

這個BAM施工隊的實例中，在施工前，用雷射雷達掃描儀對建築進行數位化構建，並通過BuildT軟體實時反饋，以達到實際誤差符合模型設定，最後的結果就是既能夠減少施工過程中的浪費，又能夠持續跟進工序，保證實際進展和模型預期相符合。

除了以上的提到的三種應用之外，雷射雷達技術還成功地應用於巴黎聖母院的重建和修復；

考古方面，雷射雷達幫助瑪雅研究學者在瓜地馬拉叢林中，發現6萬多處住所；

對12世紀柬埔寨寺廟建築群吳哥窟進行的空中雷達掃描，發現了之前未識別的道路，運河，市區，寺廟的大片區域，有助於科學家對高棉帝國歷史的發掘；

科學家還可以通過雷射雷達技術捕捉城市信息，用於建模基礎設施發展，以及城市規劃等。