数字化浪潮下的抉择：NavVis手持三维激光扫描打造 “孪生空间”

科技 2024-10-21 17:15 北京

“过去的30-40年间，通过卫星遥感、高清影像，以及当下广泛使用的无人机扫描技术，我们生活的室外环境已经实现了充分的数字化。正因如此，我们可以提供位置服务，知道自己的位置在哪里，也可以很方便地导航到目的地。随之衍生了更多相关产业与商业机会，像快递、外卖、共享单车、共享汽车，以及自动驾驶、人形机器人等更高端的产业。”

如果顺着从业者的感受与观察，可以发现，随着互联网、无线通信移动定位以及GIS技术的不断发展，室外地理空间绝大部分已经被数字化，而且在数字化基础上打造的诸多应用，如快递、导航、网约车、自动驾驶等等，整体商业价值已超过1000亿美元。

与之相对应的是，碍于更复杂的室内环境所带来的无线信号覆盖、精准测量、环境感知、地图更新等难点，室内空间的数字化程度尚不足1%。

而事实上，绝大比重的GDP是在室内空间产生的。

“全世界与建筑相关的室内空间面积可达4000亿平方米，资产价值超过220万亿美元。”NavVis全球首席营收官Finn Boysen在10月16日NavVis MLX移动激光扫描系统的新品发布会上如是说道。

工具与技术支撑：“孪生空间“与碳中和

关于数字孪生、建筑信息模型（BIM）等技术的市场价值，近两年一直存在争议。

泰伯网在去年获悉，针对数字孪生是否已经过时，不断有从业者在相关平台发问：“想请问数字孪生智慧城市这种类型项目还能持续几年，感觉今年的热度（包括项目数量）已经下降了好多？”

从呈现的效果上看，有观点称，现阶段做的很多数字孪生项目还停留在看（可视化），并没有完全替代二维应用；有很多地方本想把业务系统、基层系统等都体现出来，但已交付的项目成果似乎无法满足这一诉求。究其原因，不少业内人士认为数字孪生、数字工厂、建筑数字化等项目之所以难以落实或推进，缺少有效的工具和技术将物理世界高效的数字化，打造数字底座，并持续进行更新是当下较大的困境之一。

众所周知，工厂产线或建筑楼宇的面积通常占地数万甚至数十万平方米，若采用传统的现实捕获(Reality Capture)技术，仅将这些空间进行初始数字化所需的时间已达数月甚至数年。而真正有价值的数字孪生系统，还需要持续对这一数字底座进行更新。不管从单纯的数据获取时间层面，还是数字孪生系统对数据提出的高精度与完整性的进一步要求，传统技术都无法满足产业诉求。

上述困境也是造成室内空间数字化率远远低于室外空间的主要原因之一，同时也极大限制了数以百万亿美元的商业价值的实现。然而“孪生空间“的实现，不仅仅关乎商业价值，还对达成碳中和目标有深远影响。

以建筑行业为例，因总量规模较大，长期以来，全球建筑行业碳排放约占碳排放总量的40%，被视作“双碳”目标能否实现的关键行业之一。

怎样以更有效、更经济、更环保的方式优化以上指标，已然成为各个国家面临的普遍问题。

早在2021年，国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》指出，加快更新建筑节能、市政基础设施等标准，提高节能降碳要求。

中国工程院院士凌文也认为，“基于BIM集成全生命周期数据，做全施工期碳足迹的计算，对建筑业碳达峰、碳中和十分重要。”

今年党的二十届三中全会更加明确，“要健全因地制宜发展新质生产力体制机制，以国家标准提升引领传统产业优化升级，支持企业用数智技术、绿色技术改造提升传统产业”。

在数字化与碳中和的双重目标之下，近两年陆续实施的城市更新行动，通过维护、整建、拆除、完善公共资源等方式，对城市空间资源重新调整配置。本着实现城市更新的可持续发展的原则，从老旧街区到传统工厂，从居民住宅到公共建筑，通过改造物理空间，借助数字化（即高效、又能提供高质量数据）的技术来提高生产力，有效减少二氧化碳排放，已经迫不及待。

在数字化工厂、数字化建筑等项目落地还较少的现状下，业内有理由认为，影响其大规模落地的重要原因归根结底还是效率问题，即数据生产的效率和数据访问的效率偏低。在NavVis大中华区总裁李自明看来，如今，在进行现实捕捉和打造数字孪生系统的过程中，亟待克服的难点在于：一方面，如何高效率地采集和输出高质量的三维空间数据，同时确保数据质量和精度能够满足业务应用需求，即如何高效地生产数据；另一方面，如何基于算力设施，更加便捷、有效地访问和管理海量的三维空间数据，即如何高效地访问三维空间数据。

基于上述困境和现状，现实捕捉和数字孪生解决方案提供商NavVis推出的基于即时定位与制图技术（SLAM, Simultaneous Localization And Mapping）的三维移动激光扫描解决方案，以及基于浏览器的轻量化三维空间数据管理平台，可以有效应对这一挑战。依托NavVis先进的现实捕获技术，建设领先的数字建筑、数字工厂工程的时间大大缩短，从而有效支持政府和企业充分数字化技术达到碳中和目标。

跨越万里，数字化测量之路

如果从时间上追溯，数字化测量始于20世纪七八十年代。

“那时候出现的数字化全站仪，测量自动化程度大大提高，但测量效率还非常低，一次只能在一个位置上测量几个点的空间位置。”李自明回忆道。

在他看来，2000年左右出现的架站式激光扫描仪，效率已经非常高了，通过软件的自动化，在一个测量位置上每秒可以捕获上百万个测量点，直到2015年前后，SLAM技术被应用到数字化测量系统中，可以实现在移动的过程中捕获数百万个测量点，真正开启了大规模数字化测量的时代。

NavVis的成立，恰好站在了数字化测量发展与迭代的节点。

2013年，慕尼黑工业大学一个博士生的研发团队，专注于研究移动扫描相关的SLAM算法，后在算法成熟之后单独剥离并成立一个独立的公司，也就是最初的NavVis。

受益于计算机软件算法的发展，以及先进的人工智能和高智能的机器人技术，NavVis在数字化测量的方向上一往无前。

“从2013年到现在，公司经过了大概11年的发展，从最初仅有4位创始人的初创公司，成长至如今在全球范围内拥有400多位员工，融资金额超过1亿欧元，全球客户数量超过700个的全球化企业。”

而NavVis与中国市场也有着深厚的渊源。

在成立后的第二年（2015年），NavVis便进入了中国市场，并很快于2018年在中国成立了独资公司。

一家成立于德国慕尼黑的企业，为什么在成立不久便进入中国市场？

Finn Boysen向泰伯网表示，“那个时候，中国有很多的客户对我们的产品特别感兴趣。实际上，第一批购买我们初期移动激光扫描产品的客户很多是中国的客户。”

李自明坦言，正是中国客户早期的使用经验为NavVis后续的产品性能优化和提升提供了巨大的帮助。因此，公司成立不久就派驻员工在中国拓展业务和提供技术支持服务，直到2018年左右，源于中国业务量的高速增长，公司也做出了在中国建立独资企业的决定。

不论是在成立早期推出推车式移动激光扫描设备，到2020年开始推出第一代可穿戴式的设备NavVis VLX1，还是2021年推出第二代的可穿戴的产品NavVis VLX2/SE，以及2023年发布第三代可穿戴式移动扫描产品NavVis VLX3，NavVis始终坚信，数字测量的发展终会转向移动式的测量，而移动式的扫描测量才是数字化测量的未来。

今年，在NavVis进入中国的第九个年头，公司发布了NavVis LX系列的最新成员手持三维激光扫描系统NavVis MLX。相比于NavVis LX系列之前的产品，NavVis MLX在仅有一台激光雷达传感器的条件下实现了数据精度达到5mm。

诚然，目前已有很多国内外企业推出手持式移动激光扫描产品。但在李自明看来，NavVis的优势主要在数据精度、人体工程学设计和点云赋色，同时还可以提供基于浏览器的轻量化三维空间数据访问和管理平台NavVis IVION。

数据精度方面，以业内公认的精度最高的三维激光扫描设备架站式激光扫描仪（TLS, Terrestrial Laser Sanner）的精度为对标，NavVis的移动激光扫描设备，已经完全可以做到与架站式扫描仪同样水平的精度。

人体工程学设计方面，针对专业级客户扫描任务非常繁重的实际情况，与其为了减重而牺牲最终的数据质量，NavVis另辟蹊径对扫描设备的作业方式进行了重新设计，将关注的重点放在了兼具灵活性和便携性的核心需求上。比如，NavVis的手持三维激光扫描仪在长时间扫描的时候可以安全的挂在身上，当需要在狭窄或者结构复杂的区域进行机动扫描时，又可以从身上快速取下，进行手持扫描。

点云赋色方面，NavVis以为决策者们和应用场景提供可靠且逼真的扫描数据为初心，提供高质量的图像和360°全景照片。譬如，NavVis MLX利用32线的激光雷达传感器捕捉3D数据，安装在设备顶端的四个摄像头可拍摄到高分辨率的270º图像（将设备戴在身上拍摄）和360º 图像（将设备举过头顶拍摄）。

重构室内空间价值，拓展应用场景

如今，测绘行业、住建行业、汽车行业、石油化工行业等各个领域均在不断尝试数字化、智能化的转型工作，面对时间紧、任务重的数字化建设，若有一款产品可以助力上述行业的演进，完善数据获取与整合难等问题，大部分企业势必会欣然接受。

在NavVis官网，笔者看到了如下客户评价：

“我们在采集数据上节省了75%的时间，得到的点云经过处理后可用于模型比对或生成高精度模型。”“你可以采集到完整的数据，而且还会有额外的数据在工程范围发生变化时可以利用。这能为我节省时间，也可以为你节省金钱。”“每个人都在努力招聘激光扫描专业人员，但缺乏人手。此类便捷易用的工具不需要专业的技术能力，很快就可以上手使用，并输出高质量的数据，可以为我们大幅提高效率。”

泰伯网获悉，NavVis在全球主要专注在两大领域，即三维激光扫描和数字孪生工厂。而在中国市场，可以进一步细化为四大领域：第一个是传统的测绘行业，包括室内、室外的测绘应用；第二个是建筑工程行业(AEC, Architecture, Engineering and Construction)，特别是与BIM相关的应用；第三个是生产制造行业的数字化应用；第四个是其他与数字孪生相关的泛测绘领域。

目前，全世界每天都有200万至300万平方米的室内外空间通过NavVis的移动激光扫描系统实现数字化，相当于每天数字化10座世界第一高楼——迪拜哈利法塔，而且这一数量还在呈“指数级增长”。

如果说，随着采集效率不断提高，NavVis VLX把采集工作的高效率带到了大范围空间的扫描，而NavVis MLX则将这一高效率带到了狭窄空间。

李自明表示，手持三维激光扫描设备比穿戴式的设备在产品尺寸上更小巧，公司对新品NavVis MLX的期待，是拓展到更多领域之中。“通常建筑领域以及石油石化领域的现场环境比较复杂，有很多狭窄的空间，一般需要一些相对比较小的设备，才能去有效地进行扫描。另外，它的价格也比以往的大型穿戴式设备优惠更多，更具竞争力。”

需要说明的是，得益于SLAM算法的稳定性提升，以及核心传感器和机载电脑算力的提高，小体积的NavVis MLX依旧能够维持扫描定位的稳定性，更好地适用室内外环境。

谈及该领域未来的发展趋势，NavVis全球首席营收官Finn Boysen表示，除了移动激光扫描技术会逐渐取代传统架站式激光扫描技术之外，这类产品会变得更加小巧，价格也会不断下降，从而会有更多的用户有机会使用移动三维激光扫描技术。另外，人工智能、云计算也将在海量三维空间数据处理与管理方面发挥重要作用，一些先进的功能特色如三维空间物体识别与分类等等，均有机会很快实现。

在云计算技术的采用方面，NavVis的海外用户有90%以上均采用了云端的数据处理和管理方案。但是在中国，据泰伯网了解，目前NavVis还没有推广云解决方案。不过当下，公司已经在积极推进与本地云服务商的密切沟通，以期尽快地把云解决方案落地中国。“中国市场目前的挑战主要在于，各行业对于数字化的实际应用还在探索当中，同时仍需要一定时间去理解和接受云计算技术在三维空间数据领域的应用空间。”

李自明向泰伯网表示，“长期来看，我们认为云计算技术在这一领域会变得越来越重要，能够有效支撑三维激光扫描厂商满足不断增加和变化的客户业务需求，我们将加大力度投入市场教育，让更多的客户了解云计算的概念和优势，早日获得基于云技术进行海量三维空间数据处理和管理的优势。”

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