什么是点云？如何捕捉点云？独立科技作家肖恩-希金斯（Sean Higgins）为NavVis 撰文，为您一一解读。
点云是物理对象或空间的数字三维表示。它由数百万个单独的测量点云数据点组成，每个点都有一个 x、y 和 z 坐标。每个点云数据点的坐标累积起来就形成了最终的点云，然后可以将其转换成三维模型或其他可交付成果
根据采集点云所使用的方法（是通过激光雷达传感器还是先进的摄影测量），每个点还可以包括 RGB 颜色数据，甚至是强度信息（反映了生成该点的激光脉冲的返回强度）。这一数据收集过程是扫描的重要组成部分，最终将形成点云。
您可以使用两种主要工具来捕捉点云：三维激光扫描仪和摄影测量。
激光扫描仪是一种测绘级别 系统，包括许多不同的传感器和技术。最重要的是激光雷达传感器，它使用快速激光脉冲，每秒可收集数十万个极其精确的测量值。大多数激光扫描仪还包括一个 RGB 摄像头和一个惯性测量单元（IMU ），前者可为点云数据添加色彩，后者则是智能手机加速计的专业级表兄弟。
激光扫描仪有多种类型，每种类型都针对特定的应用范围而设计。如果需要以绝对最高的精度生成点云，如测量光束偏转、分析地面平整度，或以极高的精度捕捉汽车或机器等单个物体，则需要使用架站仪 (TLS)。
另一方面，您可以使用移动式激光扫描仪，它可以提供高达 4 毫米的精度，让您可以边走边捕捉点云。这种速度使它们成为大多数建筑文档项目的理想选择，因为它们降低了每平方米的总成本。这种速度还使其非常适合绘制工厂等活跃场所的地图，因为这些场所为您执行采集工作流程提供的时间窗口很小。
这些并不是您唯一的选择：市场上还有用于各种专业应用的激光扫描仪，如捕捉物体、道路或铁路，甚至生成大范围地形图。您可以同时使用这些设备，并将点云连接到最终的点云中，以满足任何项目的需求。
一般来说，激光扫描仪生成的数据精度高于摄影测量。激光雷达技术是激光扫描技术的重要组成部分，也是创建精确点云的好方法。
与其说这是一种特定类型的工具，不如说这是一种方法。要使用摄影测量法生成点云，需要相机从各个角度拍摄空间，然后使用专业软件处理这些图像，以三维方式重建空间。软件可以处理图像，创建单独的点云数据集。
如果您计划使用无人机捕捉建筑物的点云，那么您很可能会使用摄影测量技术。(激光扫描仪等激光雷达技术对于无人机来说比较笨重）。
这些数据集提供了真实世界空间、表面或物体的准确、精确和全面的数字图像。这意味着它们为各种应用提供了巨大的价值。了解如何有效使用点云数据是形成精确交付成果的重要组成部分。
以下是点云数据在建筑世界中最常见的几种应用。
点云为您提供了一种快速生成结构平面图的方法。这种方法比使用全站仪等测量工具或激光测距仪等手动工具更快、更准确。这主要是收集所有的点云数据，使用专业软件创建平面图的三维地图。
怎么做有两种方法。您可以自上而下查看点云，然后使用CAD 或平面规划软件手动绘制平面图。或者，您也可以使用人工智能软件，利用点云数据自动生成平面图。
点云数据对于创建建筑信息模型非常重要。您可以使用点云创建资产的建筑信息模型 (BIM)。BIM 是 "设施物理和功能特征的数字表示"。BIM 是设施信息的共享知识资源，为设施生命周期内的决策提供可靠依据；设施生命周期是指从最初构思到拆除的整个过程"。
由于点云可以准确、全面地反映建筑物的 "现状"，这意味着它可以提供创建新建筑信息模型或更新现有模型所需的所有原始空间数据。这样，您就可以将建筑物的 "现状 "与 "设计 "进行比较，检查是否存在错误、冲突和矛盾。
如何实现：要根据点云生成BIM ，您需要使用专门的BIM 建模软件，在点云数据的基础上生成模型。
有些软件可以通过绘制元素和编码材料等信息来实现手动操作。其他软件则可以通过识别表面、对象甚至 MEP，并使用人工智能生成模型，从而实现部分自动化。这些半自动化流程可以非常精确，但它们并不完美--软件的工作速度比人类快得多，但也可能遗漏元素或返回错误信息。因此，您始终需要检查工作并进行一些手动修正，以确保您的点云数据和三维模型准确无误。
您可以在我们有关扫描到BIM 流程的详尽指南中了解更多信息。
如果在施工过程中定期采集点云，就可以利用这些数据来跟踪哪些工程已经完工、何时完工以及在何处完工。
如何进行：使用点云跟踪施工 进度有人工方法，也有先进的自动方法。您可以与利益相关者共享原始点云数据，让他们能够快速、高水平地了解建筑开始以来任何时间点的进展情况。您也可以使用自动工具来提供更细化的更新，例如，自动分析点云数据以识别特定对象的软件，甚至可以根据特定工种、时间表和预算来跟踪工作。
您可以使用点云创建可操作的资产 3D 模型。这种模型与资产之间的共生关系由各种物联网（IoT）传感器实现，也就是我们常说的数字孪生 。在理想情况下 数字孪生在理想情况下，物理资产的任何变化都会自动传递到数字孪生 ，反之亦然。通过点云数据对资产进行初步的详细捕捉对于建立准确有效的数字孪生 至关重要。
这种共生关系意味着数字孪生可以像BIM 模型一样用于查看资产信息或执行监控、模拟、分析和控制等高级任务。
如何完成：创建数字孪生 是一个复杂、多层次的过程，因此许多公司会提供为您生成 的服务。他们会采集点云数据，对其进行处理，然后开发出符合您的规格的数字孪生 ，并在模型中包含您需要的 "实时 "数据（几何数据、温度数据等）。
要了解有关这一过程的更多信息，请查看西门子公司的案例分析 。该网站详细介绍了他们与NavVis 合作创建孪生系统的项目。 数字工厂双胞胎，帮助多方利益相关者了解实体工厂的现状。
本篇文章将为您介绍点云的定义、制作方法和典型用例。下一步是什么？如果您有冒险精神，为什么不下载一个点云数据样本，亲自探索一下呢？
以下是我们使用可穿戴测绘系统生成的点云数据样本链接 NavVis VLX可穿戴测绘系统生成的点云数据样本链接。该高质量样本以行业标准 .e57 文件格式提供下载，与许多第三方CAD （计算机辅助设计）应用程序兼容。
肖恩·希金斯 （Sean Higgins） 是一位独立的技术作家、前贸易出版物编辑和户外运动爱好者。他认为，关于3D技术的清晰、无流行语的写作是一项公共服务。