“過去的30-40年間，通過衛(wèi)星遙感、高清影像，以及當(dāng)下廣泛使用的無人機(jī)掃描技術(shù)，我們生活的室外環(huán)境已經(jīng)實現(xiàn)了充分的數(shù)字化。正因如此，我們可以提供位置服務(wù)，知道自己的位置在哪里，也可以很方便地導(dǎo)航到目的地。隨之衍生了更多相關(guān)產(chǎn)業(yè)與商業(yè)機(jī)會，像快遞、外賣、共享單車、共享汽車，以及自動駕駛、人形機(jī)器人等更高端的產(chǎn)業(yè)。”
如果順著從業(yè)者的感受與觀察，可以發(fā)現(xiàn)，隨著互聯(lián)網(wǎng)、無線通信移動定位以及GIS技術(shù)的不斷發(fā)展，室外地理空間絕大部分已經(jīng)被數(shù)字化，而且在數(shù)字化基礎(chǔ)上打造的諸多應(yīng)用，如快遞、導(dǎo)航、網(wǎng)約車、自動駕駛等等，整體商業(yè)價值已超過1000億美元。
與之相對應(yīng)的是，礙于更復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境所帶來的無線信號覆蓋、精準(zhǔn)測量、環(huán)境感知、地圖更新等難點，室內(nèi)空間的數(shù)字化程度尚不足1%。
而事實上，絕大比重的GDP是在室內(nèi)空間產(chǎn)生的。
“全世界與建筑相關(guān)的室內(nèi)空間面積可達(dá)4000億平方米，資產(chǎn)價值超過220萬億美元。”NavVis全球首席營收官Finn Boysen在10月16日NavVis MLX移動激光掃描系統(tǒng)的新品發(fā)布會上如是說道。
工具與技術(shù)支撐：“孿生空間“與碳中和
關(guān)于數(shù)字孿生、建筑信息模型(BIM)等技術(shù)的市場價值，近兩年一直存在爭議。
泰伯網(wǎng)在去年獲悉，針對數(shù)字孿生是否已經(jīng)過時，不斷有從業(yè)者在相關(guān)平臺發(fā)問：“想請問數(shù)字孿生智慧城市這種類型項目還能持續(xù)幾年，感覺今年的熱度(包括項目數(shù)量)已經(jīng)下降了好多?”
從呈現(xiàn)的效果上看，有觀點稱，現(xiàn)階段做的很多數(shù)字孿生項目還停留在看(可視化)，并沒有完全替代二維應(yīng)用;有很多地方本想把業(yè)務(wù)系統(tǒng)、基層系統(tǒng)等都體現(xiàn)出來，但已交付的項目成果似乎無法滿足這一訴求。究其原因，不少業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為數(shù)字孿生、數(shù)字工廠、建筑數(shù)字化等項目之所以難以落實或推進(jìn)，缺少有效的工具和技術(shù)將物理世界高效的數(shù)字化，打造數(shù)字底座，并持續(xù)進(jìn)行更新是當(dāng)下較大的困境之一。
眾所周知，工廠產(chǎn)線或建筑樓宇的面積通常占地數(shù)萬甚至數(shù)十萬平方米，若采用傳統(tǒng)的現(xiàn)實捕獲(Reality Capture)技術(shù)，僅將這些空間進(jìn)行初始數(shù)字化所需的時間已達(dá)數(shù)月甚至數(shù)年。而真正有價值的數(shù)字孿生系統(tǒng)，還需要持續(xù)對這一數(shù)字底座進(jìn)行更新。不管從單純的數(shù)據(jù)獲取時間層面，還是數(shù)字孿生系統(tǒng)對數(shù)據(jù)提出的高精度與完整性的進(jìn)一步要求，傳統(tǒng)技術(shù)都無法滿足產(chǎn)業(yè)訴求。
上述困境也是造成室內(nèi)空間數(shù)字化率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于室外空間的主要原因之一，同時也極大限制了數(shù)以百萬億美元的商業(yè)價值的實現(xiàn)。然而“孿生空間“的實現(xiàn)，不僅僅關(guān)乎商業(yè)價值，還對達(dá)成碳中和目標(biāo)有深遠(yuǎn)影響。
以建筑行業(yè)為例，因總量規(guī)模較大，長期以來，全球建筑行業(yè)碳排放約占碳排放總量的40%，被視作“雙碳”目標(biāo)能否實現(xiàn)的關(guān)鍵行業(yè)之一。
怎樣以更有效、更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保的方式優(yōu)化以上指標(biāo)，已然成為各個國家面臨的普遍問題。
早在2021年，國務(wù)院印發(fā)的《2030年前碳達(dá)峰行動方案》指出，加快更新建筑節(jié)能、市政基礎(chǔ)設(shè)施等標(biāo)準(zhǔn)，提高節(jié)能降碳要求。
中國工程院院士凌文也認(rèn)為，“基于BIM集成全生命周期數(shù)據(jù)，做全施工期碳足跡的計算，對建筑業(yè)碳達(dá)峰、碳中和十分重要。”
今年黨的二十屆三中全會更加明確，“要健全因地制宜發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力體制機(jī)制，以國家標(biāo)準(zhǔn)提升引領(lǐng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級，支持企業(yè)用數(shù)智技術(shù)、綠色技術(shù)改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)”。
在數(shù)字化與碳中和的雙重目標(biāo)之下，近兩年陸續(xù)實施的城市更新行動，通過維護(hù)、整建、拆除、完善公共資源等方式，對城市空間資源重新調(diào)整配置。本著實現(xiàn)城市更新的可持續(xù)發(fā)展的原則，從老舊街區(qū)到傳統(tǒng)工廠，從居民住宅到公共建筑，通過改造物理空間，借助數(shù)字化(即高效、又能提供高質(zhì)量數(shù)據(jù))的技術(shù)來提高生產(chǎn)力，有效減少二氧化碳排放，已經(jīng)迫不及待。
在數(shù)字化工廠、數(shù)字化建筑等項目落地還較少的現(xiàn)狀下，業(yè)內(nèi)有理由認(rèn)為，影響其大規(guī)模落地的重要原因歸根結(jié)底還是效率問題，即數(shù)據(jù)生產(chǎn)的效率和數(shù)據(jù)訪問的效率偏低。在NavVis大中華區(qū)總裁李自明看來，如今，在進(jìn)行現(xiàn)實捕捉和打造數(shù)字孿生系統(tǒng)的過程中，亟待克服的難點在于：一方面，如何高效率地采集和輸出高質(zhì)量的三維空間數(shù)據(jù)，同時確保數(shù)據(jù)質(zhì)量和精度能夠滿足業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，即如何高效地生產(chǎn)數(shù)據(jù);另一方面，如何基于算力設(shè)施，更加便捷、有效地訪問和管理海量的三維空間數(shù)據(jù)，即如何高效地訪問三維空間數(shù)據(jù)。
基于上述困境和現(xiàn)狀，現(xiàn)實捕捉和數(shù)字孿生解決方案提供商NavVis推出的基于即時定位與制圖技術(shù)(SLAM, Simultaneous Localization And Mapping)的三維移動激光掃描解決方案，以及基于瀏覽器的輕量化三維空間數(shù)據(jù)管理平臺，可以有效應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。依托NavVis先進(jìn)的現(xiàn)實捕獲技術(shù)，建設(shè)領(lǐng)先的數(shù)字建筑、數(shù)字工廠工程的時間大大縮短，從而有效支持政府和企業(yè)充分?jǐn)?shù)字化技術(shù)達(dá)到碳中和目標(biāo)。
跨越萬里，數(shù)字化測量之路
如果從時間上追溯，數(shù)字化測量始于20世紀(jì)七八十年代。
“那時候出現(xiàn)的數(shù)字化全站儀，測量自動化程度大大提高，但測量效率還非常低，一次只能在一個位置上測量幾個點的空間位置。”李自明回憶道。在他看來，2000年左右出現(xiàn)的架站式激光掃描儀，效率已經(jīng)非常高了，通過軟件的自動化，在一個測量位置上每秒可以捕獲上百萬個測量點，直到2015年前后，SLAM技術(shù)被應(yīng)用到數(shù)字化測量系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)在移動的過程中捕獲數(shù)百萬個測量點，真正開啟了大規(guī)模數(shù)字化測量的時代。
NavVis的成立，恰好站在了數(shù)字化測量發(fā)展與迭代的節(jié)點。
2013年，慕尼黑工業(yè)大學(xué)一個博士生的研發(fā)團(tuán)隊，專注于研究移動掃描相關(guān)的SLAM算法，后在算法成熟之后單獨剝離并成立一個獨立的公司，也就是最初的NavVis。
受益于計算機(jī)軟件算法的發(fā)展，以及先進(jìn)的人工智能和高智能的機(jī)器人技術(shù)，NavVis在數(shù)字化測量的方向上一往無前。
“從2013年到現(xiàn)在，公司經(jīng)過了大概11年的發(fā)展，從最初僅有4位創(chuàng)始人的初創(chuàng)公司，成長至如今在全球范圍內(nèi)擁有400多位員工，融資金額超過1億歐元，全球客戶數(shù)量超過700個的全球化企業(yè)。”
而NavVis與中國市場也有著深厚的淵源。
在成立后的第二年(2015年)，NavVis便進(jìn)入了中國市場，并很快于2018年在中國成立了獨資公司。
一家成立于德國慕尼黑的企業(yè)，為什么在成立不久便進(jìn)入中國市場?
Finn Boysen向泰伯網(wǎng)表示，“那個時候，中國有很多的客戶對我們的產(chǎn)品特別感興趣。實際上，第一批購買我們初期移動激光掃描產(chǎn)品的客戶很多是中國的客戶。”
李自明坦言，正是中國客戶早期的使用經(jīng)驗為NavVis后續(xù)的產(chǎn)品性能優(yōu)化和提升提供了巨大的幫助。因此，公司成立不久就派駐員工在中國拓展業(yè)務(wù)和提供技術(shù)支持服務(wù)，直到2018年左右，源于中國業(yè)務(wù)量的高速增長，公司也做出了在中國建立獨資企業(yè)的決定。
不論是在成立早期推出推車式移動激光掃描設(shè)備，到2020年開始推出第一代可穿戴式的設(shè)備NavVis VLX1，還是2021年推出第二代的可穿戴的產(chǎn)品NavVis VLX2/SE，以及2023年發(fā)布第三代可穿戴式移動掃描產(chǎn)品NavVis VLX3，NavVis始終堅信，數(shù)字測量的發(fā)展終會轉(zhuǎn)向移動式的測量，而移動式的掃描測量才是數(shù)字化測量的未來。
今年，在NavVis進(jìn)入中國的第九個年頭，公司發(fā)布了NavVis LX系列的最新成員手持三維激光掃描系統(tǒng)NavVis MLX。相比于NavVis LX系列之前的產(chǎn)品，NavVis MLX在僅有一臺激光雷達(dá)傳感器的條件下實現(xiàn)了數(shù)據(jù)精度達(dá)到5mm。
誠然，目前已有很多國內(nèi)外企業(yè)推出手持式移動激光掃描產(chǎn)品。但在李自明看來，NavVis的優(yōu)勢主要在數(shù)據(jù)精度、人體工程學(xué)設(shè)計和點云賦色，同時還可以提供基于瀏覽器的輕量化三維空間數(shù)據(jù)訪問和管理平臺NavVis IVION。
數(shù)據(jù)精度方面，以業(yè)內(nèi)公認(rèn)的精度最高的三維激光掃描設(shè)備架站式激光掃描儀(TLS, Terrestrial Laser Sanner)的精度為對標(biāo)，NavVis的移動激光掃描設(shè)備，已經(jīng)完全可以做到與架站式掃描儀同樣水平的精度。
人體工程學(xué)設(shè)計方面，針對專業(yè)級客戶掃描任務(wù)非常繁重的實際情況，與其為了減重而犧牲最終的數(shù)據(jù)質(zhì)量，NavVis另辟蹊徑對掃描設(shè)備的作業(yè)方式進(jìn)行了重新設(shè)計，將關(guān)注的重點放在了兼具靈活性和便攜性的核心需求上。比如，NavVis的手持三維激光掃描儀在長時間掃描的時候可以安全的掛在身上，當(dāng)需要在狹窄或者結(jié)構(gòu)復(fù)雜的區(qū)域進(jìn)行機(jī)動掃描時，又可以從身上快速取下，進(jìn)行手持掃描。
點云賦色方面，NavVis以為決策者們和應(yīng)用場景提供可靠且逼真的掃描數(shù)據(jù)為初心，提供高質(zhì)量的圖像和360°全景照片。譬如，NavVis MLX利用32線的激光雷達(dá)傳感器捕捉3D數(shù)據(jù)，安裝在設(shè)備頂端的四個攝像頭可拍攝到高分辨率的270º圖像(將設(shè)備戴在身上拍攝)和360º 圖像(將設(shè)備舉過頭頂拍攝)。
重構(gòu)室內(nèi)空間價值，拓展應(yīng)用場景
如今，測繪行業(yè)、住建行業(yè)、汽車行業(yè)、石油化工行業(yè)等各個領(lǐng)域均在不斷嘗試數(shù)字化、智能化的轉(zhuǎn)型工作，面對時間緊、任務(wù)重的數(shù)字化建設(shè)，若有一款產(chǎn)品可以助力上述行業(yè)的演進(jìn)，完善數(shù)據(jù)獲取與整合難等問題，大部分企業(yè)勢必會欣然接受。
在NavVis官網(wǎng)，筆者看到了如下客戶評價：
“我們在采集數(shù)據(jù)上節(jié)省了75%的時間，得到的點云經(jīng)過處理后可用于模型比對或生成高精度模型。”“你可以采集到完整的數(shù)據(jù)，而且還會有額外的數(shù)據(jù)在工程范圍發(fā)生變化時可以利用。這能為我節(jié)省時間，也可以為你節(jié)省金錢。”“每個人都在努力招聘激光掃描專業(yè)人員，但缺乏人手。此類便捷易用的工具不需要專業(yè)的技術(shù)能力，很快就可以上手使用，并輸出高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，可以為我們大幅提高效率。”
泰伯網(wǎng)獲悉，NavVis在全球主要專注在兩大領(lǐng)域，即三維激光掃描和數(shù)字孿生工廠。而在中國市場，可以進(jìn)一步細(xì)化為四大領(lǐng)域：第一個是傳統(tǒng)的測繪行業(yè)，包括室內(nèi)、室外的測繪應(yīng)用;第二個是建筑工程行業(yè)(AEC, Architecture, Engineering and Construction)，特別是與BIM相關(guān)的應(yīng)用;第三個是生產(chǎn)制造行業(yè)的數(shù)字化應(yīng)用;第四個是其他與數(shù)字孿生相關(guān)的泛測繪領(lǐng)域。
目前，全世界每天都有200萬至300萬平方米的室內(nèi)外空間通過NavVis的移動激光掃描系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)字化，相當(dāng)于每天數(shù)字化10座世界第一高樓——迪拜哈利法塔，而且這一數(shù)量還在呈“指數(shù)級增長”。
如果說，隨著采集效率不斷提高，NavVis VLX把采集工作的高效率帶到了大范圍空間的掃描，而NavVis MLX則將這一高效率帶到了狹窄空間。
李自明表示，手持三維激光掃描設(shè)備比穿戴式的設(shè)備在產(chǎn)品尺寸上更小巧，公司對新品NavVis MLX的期待，是拓展到更多領(lǐng)域之中。“通常建筑領(lǐng)域以及石油石化領(lǐng)域的現(xiàn)場環(huán)境比較復(fù)雜，有很多狹窄的空間，一般需要一些相對比較小的設(shè)備，才能去有效地進(jìn)行掃描。另外，它的價格也比以往的大型穿戴式設(shè)備優(yōu)惠更多，更具競爭力。”
需要說明的是，得益于SLAM算法的穩(wěn)定性提升，以及核心傳感器和機(jī)載電腦算力的提高，小體積的NavVis MLX依舊能夠維持掃描定位的穩(wěn)定性，更好地適用室內(nèi)外環(huán)境。
談及該領(lǐng)域未來的發(fā)展趨勢，NavVis全球首席營收官Finn Boysen表示，除了移動激光掃描技術(shù)會逐漸取代傳統(tǒng)架站式激光掃描技術(shù)之外，這類產(chǎn)品會變得更加小巧，價格也會不斷下降，從而會有更多的用戶有機(jī)會使用移動三維激光掃描技術(shù)。另外，人工智能、云計算也將在海量三維空間數(shù)據(jù)處理與管理方面發(fā)揮重要作用，一些先進(jìn)的功能特色如三維空間物體識別與分類等等，均有機(jī)會很快實現(xiàn)。
在云計算技術(shù)的采用方面，NavVis的海外用戶有90%以上均采用了云端的數(shù)據(jù)處理和管理方案。但是在中國，據(jù)泰伯網(wǎng)了解，目前NavVis還沒有推廣云解決方案。不過當(dāng)下，公司已經(jīng)在積極推進(jìn)與本地云服務(wù)商的密切溝通，以期盡快地把云解決方案落地中國。“中國市場目前的挑戰(zhàn)主要在于，各行業(yè)對于數(shù)字化的實際應(yīng)用還在探索當(dāng)中，同時仍需要一定時間去理解和接受云計算技術(shù)在三維空間數(shù)據(jù)領(lǐng)域的應(yīng)用空間。”
李自明向泰伯網(wǎng)表示，“長期來看，我們認(rèn)為云計算技術(shù)在這一領(lǐng)域會變得越來越重要，能夠有效支撐三維激光掃描廠商滿足不斷增加和變化的客戶業(yè)務(wù)需求，我們將加大力度投入市場教育，讓更多的客戶了解云計算的概念和優(yōu)勢，早日獲得基于云技術(shù)進(jìn)行海量三維空間數(shù)據(jù)處理和管理的優(yōu)勢。”
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