在2006年年中的時(shí)候，一個(gè)大型的聯(lián)合項(xiàng)目在蘇黎世大學(xué)的“能源與移動(dòng)性能力中心（CCEM）”獲得批準(zhǔn)，這個(gè)項(xiàng)目叫“先進(jìn)高效能源在建筑物中的革新（CCEM Retrofit）”。該項(xiàng)目匯集了來自歐洲10個(gè)國(guó)家的研究合作伙伴。到2050年，建筑物的能源需求中有超過90%的部分將是由2000年前修建的建筑物引起。這很明顯的顯示出，在舊建筑物領(lǐng)域還有很巨大的能源節(jié)約的潛力。因此，該項(xiàng)目所宣稱的可提供的幫助是在工業(yè)領(lǐng)域與有能力的合作伙伴一起開發(fā)和完成舊建筑物的復(fù)雜革新的詳細(xì)的概念，尤其是那些平房街區(qū)和其他多個(gè)家庭居住的住房。

   CCEM改造項(xiàng)目是在建筑物領(lǐng)域里的一個(gè)實(shí)踐，這個(gè)領(lǐng)域正考慮提供重要的潛在的節(jié)約型能源。一個(gè)將節(jié)約潛能最大化的方法是給舊建筑物覆蓋上預(yù)制特殊材料。這個(gè)過程中一個(gè)不可缺少的步驟是高精度、可靠的獲取三維規(guī)劃數(shù)據(jù)。這就是測(cè)量涉足的領(lǐng)域，這也是CCEM改造項(xiàng)目中測(cè)量對(duì)于未來建筑物的能源節(jié)約所做出的重要貢獻(xiàn)。


   為了達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)（包括30-50KWh/m2的制熱、涼風(fēng)和熱水，太陽能的使用，良好的供熱和噪音保護(hù)），一個(gè)基本的革新概念是調(diào)整，包括為建筑物的立面、房頂和建筑服務(wù)工程設(shè)施等調(diào)整各種內(nèi)部相關(guān)的、預(yù)制的革新模塊。

很多研究合作伙伴，包括瑞士西北應(yīng)用科技大學(xué)和蘇黎世大學(xué)，一起定義了詳細(xì)的概念并在選定的目標(biāo)上進(jìn)行了實(shí)施。20多個(gè)工業(yè)合作伙伴也參與了這個(gè)項(xiàng)目，這確保了以跨學(xué)科的、實(shí)用的、以應(yīng)用為導(dǎo)向的方法來運(yùn)作這個(gè)項(xiàng)目。該項(xiàng)目的總花費(fèi)為大約5百萬瑞士法郎（合430萬美元），項(xiàng)目預(yù)計(jì)于2010年完成。

從測(cè)量技術(shù)的視角看到的想法
如果我們分析測(cè)量技術(shù)在與大型建筑和革新項(xiàng)目相關(guān)的處理過程時(shí)，我們通常會(huì)看到所有參與項(xiàng)目的各方，要么把項(xiàng)目特定部分必要的測(cè)量自己來做，要么安排別人做。這個(gè)原因主要在于現(xiàn)在相關(guān)的法律規(guī)定的情況，根據(jù)現(xiàn)有法律，規(guī)劃部門不需要對(duì)基礎(chǔ)規(guī)劃的三維尺寸測(cè)量負(fù)有任何責(zé)任，而是把這種責(zé)任轉(zhuǎn)給了實(shí)施這項(xiàng)工作的機(jī)構(gòu)。另一方面，對(duì)于用現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)對(duì)建筑物精確的三維測(cè)量、中央數(shù)據(jù)管理和使用的可能性，現(xiàn)在仍然缺乏基本的理解。

要感謝可靠的3D測(cè)量技術(shù)的使用和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理和中央測(cè)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，現(xiàn)在可以顯著的縮減時(shí)間、安裝風(fēng)險(xiǎn)和成本，同時(shí)顯著的增加了規(guī)劃設(shè)計(jì)的可靠性。因此，在CCEM Retrofit項(xiàng)目關(guān)于舊建筑能源有效性革新中，3D測(cè)量技術(shù)被提議并應(yīng)用于需要革新目標(biāo)的3D幾何信息的獲取和使用。

下面是項(xiàng)目中“3D測(cè)量技術(shù)”里定義的一些目標(biāo)：
    ■ 定義一個(gè)新概念，該概念確保充分準(zhǔn)確的三維幾何數(shù)據(jù)對(duì)于革新項(xiàng)目是可靠的，并從規(guī)劃階段到產(chǎn)品和裝配階段可以作為一個(gè)可靠的基礎(chǔ)。

    ■ 一些定義，如必要的數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄�來的�?shù)據(jù)分析系統(tǒng)的接口。

    ■ 為成本/利益優(yōu)化了的數(shù)據(jù)獲取和處理開發(fā)了“工具盒”，以及數(shù)據(jù)管理（幾何數(shù)據(jù)流）。

問題描述
當(dāng)采用預(yù)設(shè)的改造計(jì)劃對(duì)一個(gè)建筑物進(jìn)行改造的時(shí)候（例如，立面或屋頂?shù)牟考�改造，包括通風(fēng)和電力設(shè)備安裝），對(duì)建筑物的幾何尺寸的可靠測(cè)量是必不可少的基礎(chǔ)，如果想讓項(xiàng)目順利實(shí)施的話。任何現(xiàn)有的建筑規(guī)劃或建筑設(shè)計(jì)圖通常都是不充分的。這意味著立面結(jié)構(gòu)，窗戶，門，陽臺(tái)，天花板，樓梯間，臥房和周邊設(shè)施需要被測(cè)量。需要的精度在窗口區(qū)域大概是在± 4 mm，在天花板/立面區(qū)域的精度大概是±7 mm。

測(cè)量技術(shù)工具盒
必須使用一系列不同的傳感器，以滿足相對(duì)復(fù)雜多樣的對(duì)重建目標(biāo)的所謂的三維幾何展示，并且是盡可能的壓縮成本。

    ■ 地面激光掃描（ TLS） ：借助地面激光掃描，目標(biāo)物體的幾何尺寸可以被測(cè)量的更快，這歸功于其能獲取完整區(qū)域和對(duì)象數(shù)據(jù)的能力。與TLS相關(guān)的問題將在更深入的數(shù)據(jù)處理和對(duì)象抽取中的流程中介紹。

    ■ 近景攝影測(cè)量：近景攝影測(cè)量是一個(gè)很好的對(duì)地面激光掃描的補(bǔ)充，并為建筑物立面圖片提供了一個(gè)很好的替代選擇，這要?dú)w功于其快速的照片數(shù)據(jù)獲取能力。在這里，通過小標(biāo)靶的協(xié)助，也可利用機(jī)載拍攝的影像對(duì)地形記錄的數(shù)據(jù)提供額外的透視圖。

    ■ 視距測(cè)量，單一距離：對(duì)于基于單點(diǎn)的數(shù)據(jù)獲取，傳統(tǒng)的電子視距測(cè)量仍然是有用的工具。這里，數(shù)據(jù)可以通過各種軟件工具的幫助得以補(bǔ)充、簡(jiǎn)化和加速。手持式測(cè)距儀可以用于上述方法獲取的數(shù)據(jù)的補(bǔ)充，為單點(diǎn)補(bǔ)充測(cè)量或特別昏暗的物體的測(cè)量得到的數(shù)據(jù)做檢驗(yàn)。

復(fù)雜的和成本/收益優(yōu)化后的對(duì)象的獲取無疑是只有通過一種方式能成功，那就是對(duì)上述技術(shù)的組合和實(shí)施。

最初的經(jīng)驗(yàn)
作為基本的研究和測(cè)試，我們第一個(gè)對(duì)象選取了一個(gè)典型的需要翻建的多家庭的建筑。這個(gè)建筑用來對(duì)不同的方法、流程和儀器進(jìn)行一般性的測(cè)試，以及在適當(dāng)?shù)膽?yīng)用條件下的組合使用。最初的結(jié)果和產(chǎn)物隨后被用于詳細(xì)的討論和配置，以及測(cè)試在項(xiàng)目合作伙伴參與下的流程。TLS被用來掃描立面，樓梯間，閣樓和選定的房間的內(nèi)部（工作中使用的是一臺(tái)徠卡HDS3000）。除了這些掃描，還補(bǔ)充了攝影測(cè)量的記錄和一個(gè)單點(diǎn)測(cè)量的結(jié)果（全站儀）。

下面我們將更深入的了解一些借助上述的工具盒子可供我們選擇的有效的方法和應(yīng)用。

    ■ 生成圖片的概覽：通過在圖片上定義一個(gè)平整的表面的方法以消除影像的畸變，是一個(gè)簡(jiǎn)單且省時(shí)間的方法來生成地面工作規(guī)劃。結(jié)果的精度取決于相機(jī)拍攝角度、相機(jī)的精度和建筑立面與定義的表面的偏離值。

    ■ 攝影測(cè)量的評(píng)估：基于標(biāo)靶的近景攝影測(cè)量為縫隙的填充提供了另外一種途徑（比如，天花板表面，窗戶的框和陽臺(tái)的門等），這些縫隙有時(shí)是陰影造成的，有些是激光掃描無法到達(dá)的區(qū)域。最初的結(jié)果顯示，這種形式的組合是非常完美可行的。由于小標(biāo)靶的載入能力的限制，使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)上可行的輕便的數(shù)碼相機(jī)就顯得很必要。因此，目前分辨率不足以用于細(xì)節(jié)的分析。就影像測(cè)量精度而言，在自標(biāo)定的幫助下小于一個(gè)像素的精度值是可以達(dá)到的。

    ■ 激光掃描評(píng)估：評(píng)估顯示地面激光掃描非常適用于建筑立面的平整度分析�！罢�射影像圖生成”功能也為快速和方便的生成規(guī)劃基礎(chǔ)數(shù)據(jù)成為可能。但是，用于完整的提取所有用于建模的幾何構(gòu)件的時(shí)間和精力是非常大的，并且根據(jù)產(chǎn)品情況的不同，實(shí)地掃描記錄的時(shí)間可能會(huì)很長(zhǎng)。

    ■ 激光掃描－逆向工程：逆向工程在機(jī)械工程、醫(yī)療和藝術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)有了很長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用。在處理過程中，現(xiàn)有的產(chǎn)品或模型產(chǎn)品被數(shù)字化，這樣就可以數(shù)字化的編輯、修改和生產(chǎn)。這樣做所要付出的努力遠(yuǎn)小于生成互動(dòng)式的3D幾何模型，并且點(diǎn)云的信息密度能夠大量的被保留。這種方法所能達(dá)到的精度是和所采集的3D點(diǎn)的精度一致的，因而可以很快的就達(dá)到足夠的測(cè)量點(diǎn)。

結(jié)論和展望
對(duì)涉及這個(gè)項(xiàng)目的所有參與方的要求在規(guī)劃階段需要被精確地并盡可能的詳細(xì)地定義，這樣所選擇的數(shù)據(jù)獲取方法和數(shù)據(jù)處理過程的成本和收益可以被優(yōu)化，特別是在獲取需要翻建的對(duì)象的3D幾何信息的時(shí)候。早期的經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)顯示，使用TLS基于對(duì)象的記錄方法是適合于需要翻建的對(duì)象的幾何建模的。信息密度是非常有趣的，因?yàn)樗�使得精�?xì)刻畫一個(gè)非規(guī)則對(duì)象成為可能――大多數(shù)建筑物都是這種情況――并且可以用一種足夠高得精度來描述對(duì)象。最后，從工具盒子中選擇不同得工具并組合使用始終是必須的。項(xiàng)目參與各方對(duì)集中在一起的數(shù)據(jù)訪問權(quán)限必須有保障；用合適的用戶友好的工具對(duì)必要的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息提取也必須有保障。這是我們?cè)诒疚闹姓故镜捻?xiàng)目的成敗的關(guān)鍵點(diǎn)。