地面三维激光影像扫描测量技术
铁路航测２００３年第２期地面三维激光影像扫描测量技术
郑德华雷伟刚
（同济大学测量与国土信息工程系，上海２０００９２）
摘要主要介绍了目前先进的获取地面空间多目标三堆数据的激光影像扫描测量技术。详细地阐述了地面三雏激光影像扫描仪工作的基本原理及一些仪器的性能指标和特点，并对地面三雏激
光影像扫描仪的应用领域进行了分析。
关键词三雏激光影像扫描仪测量原理工程应用
７～ｚ侈
ＴｈｅＴｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆＬａｎｄ３ＤＬａｓｅｒＳｃａｎｎｉｎｇａｎｄ
ＩｍａｇｉｎｇＳｕｒｖｅｙｉｎｇ
ＺｈｅｎｇＤｅｈｕａＬｅｉＷｅｉｇａｎｇ
（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＳｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄＣ．ｖｏｍａｆｉｃｓ，Ｔｏｌ画ｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）
ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅａｄｖａｎｃｅｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆｌａｎｄ３Ｄｌａｓｅｒｓｃａｎｎｉｎｇａｎｄｉｍａｇｉｎｇｓｕｒｖｅｙｉｎｇｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｅ
ｐａｐｅｒ．Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆ
ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ
ａｎｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｉｎｄｅｘｏｆ３Ｄｌａｓｅｒｓｃａｎｎｉｎｇｉｍａｇｉｎｇｒａｎｇｅ－ｆｉｎｄｅｒａｒｅｅｘｐａｔｉ－
ａｔｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｃｏｐｅｓｏｆｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｍａｌｓｏｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ３Ｄｌａｓｅｒｓｃａｎｎｉｎｇｉｍａｇｉｎｇｍ１１９ｅ－ｆｉｎｄｅｒ；Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
１概述
随着激光技术的快速发展，三维激光扫描技术的
应用也越来越广泛。三维激光扫描技术已经较为广泛
地应用于医学研究与临床诊断治疗、机器人三维可视
化等方面。在工业领域中主要用于：微细图形的测量，
如微米太小的集成电路元件；电子束刻划的０．０１Ⅱｍ
量级的电子器件中的元件；磁饱和记忆器等装置中的
亚微米线条；磁盘存储器中磁头的缝隙；磁盘磁记录介
质膜的厚度；光学元件表面上的镀膜；金属表面上蒸镀
和刻蚀的薄膜等。已经成熟的微观和短距离三维激光
收稿日期：２００２—１０—８
第一作者筒舟：郑德华（１卯２一），男，同济大学博士生，阿海大学土木工程学院讲师，主要从事精密工程器量教学科研工作。在《土术工程学报）、‘工程勘察）、‘铡绘工程）、‘测绘通报＇、‘江苏测绘＇发表７篇学术论文。扫描测量技术还用于工业产品的模具设计和制造。如纳米晶陶瓷材料和零件的快速成型工艺、汽车模型制造，手机模型设计等领域。微观和短距离三维激光扫描测量精度已经达到１／ａｎ，甚至更高。长距离激光测距技术用于工程建设和科学研究也相当成熟，如城市工程控制网距离测量、激光测卫技术。近几年来，由于长距离三维激光扫描技术在获得多目标空间点阵数据方面取得了新的突破，发达国家首先将这项技术应用于机载激光测高方面和城市兰维影像模型建立方面。目前，地面兰维激光影像扫描仪的应用。为人们获取丰富的空间信息提供了一种全新的技术手段，测绘人员从传统的单点采集数据变为连续自动获取数据，从而提高了测量的效率，拓宽了测绘技术的应用领域。当前，国内很多科研院校正在加快地面三维激光影像扫描技术的基础理论和技术应用方面的研究。
２三维激光影像扫描仪测量原理
地面三维激光影像扫描仪是一种集成了多种高新
地面三维激光影像扫描铡量技术：郑德华霄伟刚
技术的新型测绘仪器，采用非接触式高速激光测量方式，以点云形式获取地形及复杂物体三维表面的阵列式几何图形数据。仪器主要包括激光测距系统和激光扫描系统，同时也集成ＣＣＤ数字摄影和仪器内部校正等系统。
２．１激光测距系统
激光测距技术发展已经相当成熟。目前激光测距原理主要有脉冲法测距、干涉法测距和相位差法测距３种。在微观领域及短距离内的三维激光扫描仪主要采用相位差法或干涉法测距。目前，地面三维激光影像扫描仪主要采用的脉冲法测距是一种高速激光测时测距原理。测距过程主要分为４个环节：激光发射、激光探测、时延估计和时延测量。
（１）激光发射：一个激光脉冲发射体在触发脉冲的作用下，激光发出一个极窄高速激光脉冲，通过扫描镜的转动并反射向物体，同时，激光信号被取样而得到激光主波脉冲。
（２）激光探测：通过同一个扫描镜和望远镜收集经过物体反射回来的激光回波信号转换为电信号。
（３）时延估计：对不规则的激光回波信号进行相应相关处理，估计出对目标测距的时延，生成回波脉冲信号，该脉冲信号的前沿代表目标物体回波的时延。
（４）时间延迟测量：由精密原子钟控制的精密计数器通过距离计数方法测量出激光回波脉冲与激光发射主脉冲之间的时间间隔。
２．２激光扫描系统
对于激光扫描技术，目前用得最多的是光机扫描、电镜扫描、多棱镜扫描和全息光栅扫描技术。大范围的扫描幅度、高精度的小角度扫描间隔及高帧频成像技术是地面三维激光影像扫描测量技术的主要要求。地面三维激光扫描系统通过内置伺服驱动马达系统精密控制多面反射棱镜的转动，使脉冲激光束沿横轴方向和纵轴方向快速扫描（觅图１）。
叠１地面三堆鼍光扫描器境２．３激光扫描三维测量原理
地面三维激光扫描仪通过数据采集获得测距观测值ｓ，精密时钟控制编码器同步泓量每个激光脉冲横向扫描角度观测值ａ和纵向扫描角度观测值口。地面激光扫描三维测量一般使用仪器内部坐标系统，ｊ轴在横向扫描面内，ｙ轴在横向扫描面内与Ｘ轴垂直，Ｚ轴与横向扫描面垂直（如图２所示）。由此可得到三维激
ｒＸ＝Ｓｅｏｓｏｅｏｅａ
旺篇８蛔。
圈２ｌｌＲ光扫措三堆爿量原理
３地面三雄激光影像扫描仪性能及特点
３。１３种典型地面三雏激光影像扫描仪技术指标
地面三维激光影像扫描仪经过近几年的发展，在测程范围、测匪糖度、浏量速度、测量采样密度、激光安全等方面取得较大的进步，测量数据处理软件功能方面也趋于完善。目前．国内正在对国外几种商用地面三维激光影像扫攒仪进行初步研究和应用。各种地面三维激光影像扫描仪具体性能具有一定差别（见表１）。
裹１３种典勰地面三肇激光影像扫描仪主要技术指标
Ｕ荡一口恤熏巍名彝
吣一如ＯｒⅢ猢
（ｋ哗塘学ｍＤ如）生产厂塞∞●★＊嗍＊目＊目ｍ＾＊月告胃Ｒ眦Ｌ公司
在Ｉ．５一，吣范圈
在２一渤ｍ葙嗣
■臣精虞３啊内可选１０衄．鲫Ｉ
内可选６舯
在１０∞ｍ可选∞∞薯垂蓖■可迭１湘∞１∞ｍ１０００ｔ
黄鲁栗洋事２９００直／ｓ】棚Ｏ点／ｌ３３００点／‘
２，６＿Ｃ匪＾在Ｏ．２５呻（臣青在１８＿（重■量小点闾Ｉ
ｌ∞－ｇｅｌＳ）∞－茬田内）为ｌ呻Ⅲ对）攥蠢亿点定位■虞３删２衄加址
在Ｉ∞＿时在０．∞ｍ蓖曩内在１００∞时ｔ光点太小
为勾衄小千６衄为∞衄扫描枉＃采平：杼垂直：竹承平：廿垂直：．妒水早：３咿垂直：秆
●竞等ｔ一氧ｔ光二氧ｔ光媳氧ｔ光
●蠢■长★ｆｌ蛳－
近虹蚪光线蕞长
铁路航测２００３年第２期
从以上几种地面激光影像扫描仪的主要测量技术指标可以看出，在无棱镜反射激光扫描测程已可达到１５００ｍ，测距精度可达到毫米级，扫描数据采样率每秒超过１０００点。此外，各种仪器均备有功能强大的点云数据处理软件，如ＩＬＲＩＳ一３Ｄ的ｌｎｎｏｖＭｅｔｆｉｃ软件、Ｃｙｒａｘ２５００的Ｃｙｃｌｏｎｅ软件和ＬＭＳ一７．４２０的后处理软件（３Ｄ—ＲｉＳｅａｎ、Ｐｏｌｙｗｏｒｋｓ和Ｐｌａｔｉｎ），具有三维影像点云数据编辑、扫描数据拼接与合并、影像数据点三维空间量测、点云影像可视化、空间数据三维建模、纹理分析处理和数据转换等功能。
３．２地面三雏激光影像扫描仪的主要特点三维激光影像扫描仪是一种非接触式主动测量系统，可进行大面积高密度空间三维数据的采集。与近景摄影测量相比，具有点位测量精度高、采集空间点的密度大速度快、不需要建立控制点就可以建立ＤＳＭ模型和建筑物模型等特点。三维激光影像数据可以提供首次回波脉冲和尾次回波脉冲测量数据，同时也融合了激光反射强度和物体色彩等信息，为测量目标的识别分析提供了进一步的研究内容。
４工程应用研究
４．１带状地形测图数据采集
地面三维激光影像扫描仪可进行野外局部带状地形区域分段扫描。在具有一定重复扫描区域内，进行三维影像拼接和合并生成带状影像图。通过少量的测量控制点转换到国家或城市坐标系中，用地形和地物的三维点云数据建立模型，生成带状地形图。对于铁路、公路、大江大渠两岸的局部不规则带状地形翻溅量，较常规测量速度快、精度高。
４．２建立高精度的数字地面模型和城市模型三维激光扫描影像数据作为ＧＩＳ系统和数据库更新的重要来源。采集的三维点云数据经过拼接和合并后，进行数据预处理剔除粗差数据，运用数据滤波和分类算法获得地面高程数据以及地物数据。地面高程数据用于建立高精度的数字地面模型，地物数据经提取和目标识别处理可实现城市三维模型的建立。
４．３古文物建筑物测量及逆向工程应用地面三维激光影像扫描技术可为三维数字化设计、三维测量及逆向工程、快速模具制造等相关技术方面提供服务。能够快速高精度地完成复杂的古建筑结构测量，大型景观（如建造大佛景观）三维数字设计与模板制作。对同济大学校园景观孔子像正面扫描后生成８０多万个点组成三维影像点云图（见图３），点云数据按扫描顺序生成格网，追踪纵横向等值线可用于工程模板制作。
圈３同济大学校园孔子像点云固
４．４其它方面的应用
地面三维激光影像扫描仪可应用于复杂工业设备的测量与建模、房屋建模与房产图测量、工程建筑物变形监测、灾害三维实时监测、事故灾害评估、土木工程建设及资料管理和大型水利工程安全监测与研究等方面。５结束语
地面三维激光影像扫描技术是空间点阵扫描技术和激光无反射棱镜长距离快遥测距技术发展而产生的一项新测绘技术。由于三维激光影像扫描技术在获取中长距离的三维激光点云影像数据方面取得了突破以及数据融合了其它信息内容，为其在土木工程建设、城市规划及数字城市等宏观领域的广泛应用提供了条件。快速高效地获取测量目标的三维影像数据，使得测绘技术人员突破传统测量数据处理方法，进行新的数据挖掘和开发研究。地面三维激光影像扫描技术是继ＧＰＳ空间定位技术后的又一项测绘技术革新，将使测绘数据的研究内容、研究方法进入新的发展阶段。因此，地面三维激光影像扫描技术在测绘领域具有广泛的应用前景。
参考文献
１张光髓，黄矗明．藏光扫描多目标涮距幕统激光与红外，１９９９（３）
２张远智．胡广洋．剜玉彤等．基于工程应用的３维激光扫描系统测绘通报，∞０２（１）
３陆祖康，臧佩，牵培勇等．激光雷谜三维戚像幕统的研究浙扛大学学报，１９９９（４）
４ＹｏｅＳＲ，ＧｒｌｍｎＰＭ?Ｔｂ卣瑚雎汹柚ｉⅡｍ西ｎｇｓｙＢｔｅｍ．０ｐ６ｃ丑ｌＥｎ西ｎｅｅｒｉｎｇ［Ｊ］１９９４，３３（６）
５江月橙．尤红建，李树楷．机羲激光扫描溯距仪的误差分析噩感技术与应用，１９９８（２）
６张中华，陈建新，王鞋莘．二元光学技术在激光成像首达扫描器上的
应用．激光技术，２００１（２）
三维激光扫描测量技术及其在测绘领域的应用
三维激光扫描测量技术及其在测绘领域的应用 徐晓雄刘松林李白 随着信息技术研究的深入及数字地球、数字城市、虚拟现实等概念的出现，人们对空间三维信息的需求更加迫切。基于测距测角的传统工程测量方法，在理论、设备和应用等诸多方面都已相当成熟，新型的全站仪可以完成工业目标的高精度测量，GPS可以全天候、一天24小时精确定位全球任何位置的三维坐标，但它们多用于稀疏目标点的高精度测量。随着传感器、电子、光学、计算机等技术的发展，基于计算机视觉理论获取物体表面三维信息的摄影测量与遥感技术成为主流，但它在由三维世界转换为二维影像的过程中，不可避免地会丧失部分几何信息，所以从二维影像出发理解三维客观世界，存在自身的局限性。因此，上述获取空间三维信息的手段难以满足应用的需求，如何快速、有效地将现实世界的三维信息数字化并输入计算机成为解决这一问题的瓶颈。三维激光测量技术的出现和发展为空间三维信息的获取提供了全新的技术手段，为信息数字化发展提供了必要的生存条件。20世纪90年代，随着三维激光扫描测量装置在精度、速度、易操作性、轻便、抗干扰能力等性能方面的提升及价格的逐步下降，它在测绘领域成为研究的热点，应用领域不断扩展，逐步成为快速获取空间实体三维模型的主要方式之一。
使用国产地面激光扫描仪扫描的输电线三维模型 三维激光扫描测量技术的特点 三维激光扫描测量技术克服了传统测量技术的局限性，采用非接触主动测量方式直接获取高精度三维数据，能够对任意物体进行扫描，且没有白天和黑夜的限制，快速将现实世界的信息转换成可以处理的数据。它具有扫描速度快、实时性强、精度高、主动性强、全数字特征等特点，可以极大地降低成本，节约时间，而且使用方便，其输出格式可直接与CAD、三维动画等工具软件接口。目前，生产三维激光扫描仪的公司有很多，它们各自的产品在测距精度、测距范围、数据采样率、最小点间距、模型化点定位精度、激光点大小、扫描视场、激光等级、激光波长等指标会有所不同，可根据不同的情况如成本、模型的精度要求等因素进行综合考虑之后，选用不同的三维激光扫描仪产品。
三维激光扫描仪使用说明
瑞士徕卡三维激光扫描仪 产品型号：ScanStation c10 徕卡测量系统股份有限公司HDS高清晰测量系统部门是三维激光扫描解决方案的供应商，她是全球范围内将三维激光扫描技术应用于改建工程、细部测量、工程设计与咨询以及地形测量项目的领导者。其先进的高清晰测量扫描仪、软件以及“交钥匙”系统是高精度、确保投资回报、容易使用以及手段灵活的完美结合。除了这些产品之外，徕卡也向客户提供最全 面的客户服务和支持，并把客户介绍给业内最大也是经验最丰富的服务商网络。 徕卡测量系统的HDS产品家族包括：基于时间测量的HDS3000和ScanStationc10测量系统,基于相位测量的超高速系统HDS6000.这样的产品组合再结合Ｃyclone软件和CAD 插件Cloudworx，我们为用户提供完整的工程解决方案，用户可以获得符合徕卡品质的测量成果、完整的ＣＡＤ工具集成、高精度的可提交成果以及海量工扫描数据管理能力。 徕卡ScanStation 全球第一个带有全站仪功能的三维激光扫描仪 全方位视场角 360°×270°双轴补偿±5′ 全站仪级别的单点测量精度 有效的测距范围 300米 模型表面精度±2mm 全新四大特点： 1、全方位视角:360°×270° 徕卡ScanStation c10全站式扫描仪能够扫描建筑的天花板或顶棚、桥梁下底面、架空管道支撑架、高大物体的立面、柱状或塔式建筑物。全站仪的视场角没有限制，因此，测量员和其它专业人员在安置徕卡ScanStation 全站式扫描仪时，不需为视场角问题费心劳神。 2、高精度双轴（倾斜）补偿器:双轴补偿±5′分辨率1” 比全站仪更加灵活和自由，徕卡ScanStation c10全站式扫描仪可以根据测量控制点完成高精度的导线测量，因为它使用了和徕卡全站仪一样高精度的双轴（倾斜）补偿器。 3、测量级的点位精度:模型表面的精度±2mm 和有些扫描仪通过“多次测量取平均”的方法达到测量级的精度不同，徕卡ScanStation c10全站式扫描仪测量的单点精度也能达到测量级的精度。在远距离扫描时，徕卡ScanStation c10全站式扫描仪的超精细扫描保证了标靶扫描的精度以及扫描拼接的精度，用户会切身体会到其中的好处。
三维激光扫描分类及工作操作规范
三维激光扫描分类及工作 操作规范 Revised by Hanlin on 10 January 2021
一、地面激光扫描系统 1、概述 地面激光扫描仪系统类似于传统测量中的全站仪，它由一个激光扫描仪和一个内置或外置的数码相机，以及软件控制系统组成。二者的不同之处在于激光扫描仪采集的不是离散的单点三维坐标，而是一系列的“点云”数据。这些点云数据可以直接用来进行三维建模，而数码相机的功能就是提供对应模型的纹理信息。 2、工作原理 三维激光扫描仪发射器发出一个激光脉冲信号，经物体表面漫反射后，沿几乎相同的路径反向传回到接收器，可以计算日标点P与扫描仪距离S，控制编码器同步测量每个激光脉冲横向扫描角度观测值α和纵向扫描角度观测值β。三维激光扫描测量一般为仪器自定义坐标系。X轴在横向扫描面内，Y轴在横向扫描面内与X轴垂直，Z轴与横向扫描面垂直。获得P的坐标。进而转 换成绝对坐标系中的三维空间位置坐标或三维模型。 3、作业流程 整个系统由地面三维激光扫描仪、数码相机、后处理软件、电源以及附属设备构成，它采用非接触式高速激光测量方式，获取地形或者复杂物体的几何图形数据和影像数据。最终由后处理软件对采集的点云数据和影像数据进行处理转换成绝对坐标系中的空间位置坐标或模型，以多种不同的格式输出，满足空间信息数据库的数据源和不同应用的需要。（1）、数据获取 利用软件平台控制三维激光扫描仪对特定的实体和反射参照点进行扫描，尽可能多的获取实体相关信息。三维激光扫描仪最终获取的是空间实体的几何位置信息，点云的发射密度值，以及内置或外置相机获取的影像信息。这些原始数据一并存储在特定的工程文件
三维激光扫描仪
利用三维激光扫描仪提取塌陷裂缝 张飞跃 （西安科技大学，陕西西安 710600） 摘要：三维激光扫描技术作为一种新兴的测量技术，是一种先进的、自动化的、非接触式、高精度三维激光技术，是继GPS之后测量技术的又一次革新。由于地面沉降引起的地裂缝是一种日趋普遍且显著的地质问题，对矿区地表作物及生态产生重大影响。利用三维激光扫描仪并结合数字图像技术提取塌陷裂缝是对三维激光技术应用的又一次扩展。论文对三维激光扫描仪进行了详细的介绍说明并通过对矿区实地数据的处理和分析，探索三维激光扫描仪在地表变形监测领域的应用理论和方法。 关键词：三维激光扫描技术，点云数据处理，数字滤波，裂缝信息提取 Using three-dimensional laser scanner to extract Surface crack ZHANG Fei-Yue (xi’an university of science and technology) Abstract：As a new measurement technique,three-dimensional laser scanning technology is an advanced, automated, non-contact, high-precision three-dimensional laser technology, following another GPS measurement technology innovations. Due to cracks caused by ground subsidence is a common and increasingly significant geological problems, there has a significant impact on the mine surface crops and https://www.360docs.net/doc/bd14705492.html,ing three-dimensional laser scanner and digital image technology to extract collapse crack is another expansion of three-dimensional laser technology .This paper has been illustrated and described in detail by mine field data processing and analysis for three-dimensional laser scanner,to explore the three-dimensional laser scanner application theory and methods in the field of surface deformation monitoring. Key words: Three-dimensional laser scanning technology，Point cloud data processing，Digital Filter，Cracks information extraction 0 引言 三维激光扫描系统是一种集高新科技于一身的空间数据获取系统。利用地面三维激光扫描技术，可以进行复杂地形地貌的地区或是管线设施密集的工厂进行扫描作业，并可以直接实现各种大型的、复杂的、不规则、标准或非标准的实体或实景三维数据完整的采集，进而快速重构出实体目标的三维模型及线、面、体、空间等各种制图数据。同时，还可对采集的三维激光点云数据进行各种后处理分析，如测绘、分析、模拟、展示、监测、虚拟现实等操作。 在矿山开采沉陷研究中，传统地表沉陷观测方法在地表变形盆地主断面上步设一定密度的监测点获取地表变形数据。监测点数量有限，并且在较长的观测周期中出现因监测点难以保护而造成点位丢失的现象，给之后的数据处理工作带来
三维激光扫描系统
三维激光扫描系统 基本介绍 三维测量可定义为“一种具有可作三个方向移动的探测器，可在三个相互垂直的导轨上移动，此探测器以接触或非接触等方式传送讯号，三个轴的位移测量系统经数据处理器或计算机等计算出工件的各点坐标(X、Y、Z)及各项功能的测量”。三维测量的测量功能应包括尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等。 应用领域 机械、汽车、航空、军工、家具、工具原型等测量高精度的几何零部件以及测量复杂形状的机械零部件。 三维测量技术的应用领域： 最近几年，三维激光扫描技术不断发展并日渐成熟，目前三维扫描设备也逐渐商业化，三维激光扫描仪的巨大优势就在于可以快速扫描被测物体，不需反射棱镜即可直接获得高精度的扫描点云数据。这样一来可以高效地对真实世界进行三维建模和虚拟重现。因此，其已经成为当前研究的热点之一，并在文物数字化保护、土木工程、工业测量、自然灾害调查、数字城市地形可视化、城乡规划等领域有广泛的应用。 (1)测绘工程领域：大坝和电站基础地形测量、公路测绘，铁路测绘，河道测绘，桥梁、建筑物地基等测绘、隧道的检测及变形监测、大坝的变形监测、隧道地下工程结构、测量矿山及体积计算。 (2)结构测量方面：桥梁改扩建工程、桥梁结构测量、结构检测、监测、几何尺寸测量、空间位置冲突测量、空间面积、体积测量、三维高保真建模、海上平台、测量造船厂、电厂、化工厂等大型工业企业内部设备的测量;管道、线路测量、各类机械制造安装。 (3)建筑、古迹测量方面：建筑物内部及外观的测量保真、古迹(古建筑、雕像等)的保护测量、文物修复，古建筑测量、资料保存等古迹保护，遗址测绘，赝品成像，现场虚拟模型，现场保护性影像记录。 (4)紧急服务业：反恐怖主义，陆地侦察和攻击测绘，监视，移动侦察，灾害估计，交通事故正射图，犯罪现场正射图，森林火灾监控，滑坡泥石流预警，灾害预警和现场监测，核泄露监测。 (5)娱乐业：用于电影产品的设计，为电影演员和场景进行的设计，3D游戏的开发，虚拟博物馆，虚拟旅游指导，人工成像，场景虚拟，现场虚拟。 三维测量方式 1)将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，这项技术就是三坐标测量机的原理。三坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一，可以替代多种表面测量工具，减少复杂的测量任务所需的时间，为操作者提供关于生产过程状况的有用信息。
地面三维激光扫描技术在测绘中的应用
地面三维激光扫描技术在测绘中的应用 发表时间：2018-11-21T16:53:28.040Z 来源：《防护工程》2018年第20期作者：房劲松张永洁[导读] 随着全球化进程的不断推进，我国科学技术的不断提高，在工程的测绘技术当中也取得了巨大的进步，地面三维激光扫描技术就是其中较为出色的应用。 天津华铁工程咨询有限公司天津市 300011 摘要：随着全球化进程的不断推进，我国科学技术的不断提高，在工程的测绘技术当中也取得了巨大的进步，地面三维激光扫描技术就是其中较为出色的应用。对比传统的工程测绘方式，地面三维激光扫描技术有着高科技、易操作、精度高等特点，配合可视化技术的深入应用，地面三维激光扫描技术不仅在工程方面，在其他行业中也得到了大量的应用和快速的发展。 关键词：三维激光扫描技术；测绘；应用 引言：三维激光扫描技术是近年来在GPS 技术之后出现的一项新兴测绘技术。与传统测绘技术相比不同的是，在三维激光扫描技术中能够通过先进的技术手段实现对复杂环境当中空间的深入测绘。 一、三维激光扫描技术介绍 三维激光扫描技术是信息科技化时代的一门新技术，最先是在国外研究开发而成的。它主要是以三维激光扫描仪作为主要仪器设备，根据激光测距的基本原理，运用扫描镜、伺服马达设备，根据既定目标要求对相关的领域进行扫描定位，从而按流程获取三维坐标和纹理信息，进而体现三维场景。三维激光扫描技术是一项系统的流程，通过进行准确定位、测量、记录、计算然后上传从而完成整个扫描定位过程。根据扫描空间的不同，具体可以分成地面激光扫描技术和空中激光扫描技术，在国外很多国家三维激光扫描技术应用领域比较广泛，应用在船舶、航天航空、建筑业、军事、医学、交通、汽车、考古等多方面领域都有所涉及和应用，国内的话主要在考古和工程建设方面应用比较多，比较常见。由于空中激光扫描技术都有固定的领域、模式和应用途径，所以本文主要研究地面激光扫描技术，其实操作流程非常简单，主要是运用水平与垂直的全自动高精度进行扫描，进而根据具体原理和测算公式画出明确的三维坐标，从而实现和真实情况相一致的虚拟三维模拟场景。地面型三维激光扫描技术主要组成部分是三维激光扫描仪、数码相机、内部控制软件等组成。 二、地面三维激光扫描技术的特征 一是分辨率高、精度高。三维激光扫描技术能够快速准确地获得被测物体的表面的海量点云信息，从而运用测点的间隔位置，对扫描对象的表面进行高密度三维数据信息采集，分辨率非常精确，甚至可以达到2 至3 毫米。而且不需要与扫描物体进行直接接触，不需要发反射棱镜，对扫描物体也不用进行任何的操作或者移动，从而自动获取三维数据，并且数据信息非常稳定。这是传统的扫描测量技术所不能实现的。三是，数据采样率高，主要是运用脉冲激光进三维激光扫描仪进行扫描，采样点的速率高达几千点每秒，如果要是运用相位激光方法测量的三维激光扫描仪，采样点的速率高达几十万点每秒。四是效率快。地面三维激光扫描技术由于采用的是非接触式测量方式，直接能够从被测目标表面获取信息，因此采集信息非常快，获得信息效高，大大提高了信息采集速度。 三、地面三维激光扫描技术在工程测量中的实际应用情况探析 目前地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用领域非常广泛，建筑行业已经对地面三维激光扫描技术非常重视，并从实际应用中体验到地面三维激光扫描技术的优势，目前地面三维激光扫描技术在工程测量中的专业应用方面主要包括地形图的测绘、测算土方量、测量竣工、以及构建三维模型。具体在工程测量中的应用一定要按照流程进行，一是要在扫描前期进行贮备，二是在扫描过程中对点云数据进行全面收集和采集，三是对点云信息进行配准核对，最后是对点云信息数据进行分析处理。 3.1地面三维激光扫描技术在地形图的测绘领域的应用 这种技术主要是为了解决采用传统的测量方式不能测量的情况，比如在断臂地区等，可以运用激光扫描技术运用非接触性手段，测量被测目标的地貌等，在进行地形图的测绘过程中，在进行点云数据的处理分析时必须要结合周边的地形地貌以及外界因素进行全面数据收集和测量，不能单一地只对测量目标进行信息采集，否则这样就会造成地形图的不完整、不全面、不系统，不能对工程施工开展提供准确和全面的测量信息和数据支持。需要说明的是在提取和绘制地物的过程中，要进行信息的全面提取，充分运用三维激光扫描技术的软件性能，对点云数据的房屋的具体角度、地点进行选取，进而按照软件编程和技术规范进行绘制，按照公式进行计算从而确定具体比例，完成整个绘制的全过程。在计算等高线时，要对地物地貌的点云数据进行排除，从而运用人工绘制和自动绘制两种方式相结合的方式，具体可以应用平均面迭代法进行不必要的数据排除，然后在此基础上进行数据计算，这是一个反复的过程，只有多次进行测算和数据排除，才能保证获取准确的地物地貌数据。最后一步成图制作和编辑阶段，这时候需要根据前两步对等高线、地形图之间的关系进行系统分析，将所有的数据进行叠加计算，对照实际采集的照片和计算的点云数据，从而进行手工校对和核实、调整。总之通过运用地面三维激光扫描技术在进行地形图测绘时可以大大提高测绘效率、准确性，克服信息采集的模式和难度，更容易获得地貌的具体特征。 3.2地面三维激光扫描技术在土方量计算领域的应用 该技术的主要流程是第一步进行图点云数据处理，以此设计基准面，再是对地物进行剔除，最后按照计算公式得出土方量。这个过程必须要注意的是要和工程实际相结合，对各个控制点进行准确测算和监控，从而提高准确性。比如在某个工程中，需要根据道路纵横断的信息，对土方填挖量进行计算，这时按步骤进行一步步操作，第一步收集数据，包括设计道路的纵横断、道路红线以及边坡三个方面的数据，第二部构建模型，在收集完数据之后根据相关技术构建曲面模型，第三部运用外也扫描数据建立实地的地面模型，并进行坐标转化。最后一步，将曲面模型和地面模型按比例进行增减计算，从而核算出土方量。 3.3地面三维激光扫描技术在道路竣工测量的应用 该技术主要是通过三维激光扫描仪代替水准仪进行测绘，从而获得道路中的样图以及纵横段，它进一步减少的外业的工作强度，全面促进工作效率的提高。具体流程是首先转换坐标系，然后提取三维坐标、等高线生成，最后绘制道路样图和纵横断，在精确度方面有很大的优势。 3.4地面三维激光扫描技术在三维模型构建方面的应用
三维激光扫描在旧建筑物改造中的应用
三位激光扫描在旧建筑物改造中的应用 令狐采学 摘要：本文提出将三位激光扫描技术应用于旧建筑物改造过程中；三位激光扫描技术能够快速、高效、高精度的获取测量目标的表面三维数据，进而快速、高效的获取旧建筑物的高精度平面、立面、剖面图，为旧建筑物改造设计、工程量计算、造价等提供基础。结合工程实例，分析总结三维激光扫描在旧建筑物改造中应用的一般流程和点云数据处理方法。 关键词：三维激光扫描；旧建筑物改造；点云； 1引言 随着时间的推移，许多旧办公楼出现了不同程度的饰面老化，设施落后、屋面漏水等问题。同时随着信息产业的发展，智能化水平的不断提高，办公方式也发生了翻天覆地的变化，老旧办公建筑的空间布局与现代办公的需要显得格格不入，以至于不能很好的满足现代办公的需求所以一些职能部门办公楼的硬件设施亟需重新建设。 在这种情况下，大部分地区对这些办公楼采取的措施就是简单的拆除重建，不仅造成了环境污染，同时也造成了巨大的资源浪费。随着人们生对环境污染认识的提高和资源危机意识的增强，社会上对旧建筑再利用的呼声也日益高涨，有计划的对旧建筑进行适应性改造及再利用是大势所趋，而平面图，立面图和剖面图是旧建筑改造的根本。平、立、剖面图可以为建筑物改造重新设计，制定改造方案，改造工程量初步计算等提供依据。传统的绘制建筑物平立剖面图的方法有如下几种：一是用皮尺量取建筑物长度，层高等建筑结构相对几何关系进行绘制，这种方法投入的仪器设备少，不受场地影响，但所获得的测量数据少，人工费用高，精度低，效率低。二采用全站仪获取建筑物三维坐标，配合野外绘制的草图并使用相机拍摄图片然后进行绘制。这种方法投入设备多，人员多，工作量大且在人流量、车流量大的地区
地面三维激光扫描测量技术及其应用分析
地面三维激光扫描测量技术及其应用分析 宋宏1，2 (1.武汉大学测绘学院 武汉 430079；2.中煤航测遥感局 西安 710054) 摘 要：三维激光扫描技术是国际上近期发展的一项高新技术。目前许多发达国家已将这一先进技术用于空对地观测及工业测量系统，快速获取特定目标的主体模型，我国在863计划中也重点支持了这一研究方向。本文论述地面三维激光扫描技术的原理分类和应用现状，比较了相关技术方法之异同，评价了地面扫描仪优缺点，指出该技术面临的诸多挑战。 关键词：三维激光扫描技术 LIDAR激光雷达 地面激光扫描仪 近景摄影测量 三维建模 1 引言 激光扫描系统平台分为机载和地面两大类型。地面三维激光扫描系统，与激光测距技术点对点的距离测量不同，激光扫描技术的发展为人们在空间信息获取方面提供了全新的技术手段，使人们从传统的人工单点数据获取变为连续自动获取批量数据，提高了量测的精度与速度。 2 地面三维激光扫描技术的基本原理，仪器技术指标和分类 2.1 三维激光扫描仪测量原理 径向三维激光扫描仪是一种集成了多种高新技术的新型三维坐标测量仪器，采用非接触式高速激光测量方式，以点云形式获取地形及复杂物体表面的阵列式几何图形的三维数据。仪器要包括激光测距系统、扫描系统和支架系统，同时也集成CCD数字摄影和仪器内部校正等系统。典型的径向三维激光扫描仪有很多，如Optech ILRIS-36D、Leica HDS 3000、Mensi GX RD 200+等。 目前三维激光扫描仪主要采用TOF脉冲测距法(Time of Flight)，是一种高速激光测时测距技术，采用脉冲测距法的三维激光点坐标计算方法，如式（1）所示。三维激光扫描仪通过脉冲测距法获得测距观测值S，精密时钟控制编码器同步测量每个激光脉冲横向扫描角度观测值α和纵向扫描角度观测值θ。三维激光扫描测量一般使用仪器内部坐标系统，X轴在横向扫描面内，Y轴在横向扫描面内与X轴垂直，Z轴与横向扫描面垂直。由此可得三维光脚点P 坐标(X s，Ys，Zs)的计算公式： 图1三维激光扫描系统工作原理 图2 采用脉冲测距法的三维激光点坐标 2.2 地面扫描仪技术指标 1) 典型的地面三维激光扫描仪毫米级精度仪器见表1。 表1：中远距离的毫米级仪器装备主要技术指标 生产厂家 Optech Leica Mensi 产品 ILRIS-36D HDS3000 GX RD200+ 激光安全性 Class 1 1500nm Class 3 Class 3 532nm 距离精度 7mm@100m 单点4mm@50 单点7mm@100m 定位精度 8mm@100m 6mm@50 单点12mm@100m
三维激光扫描技术
三维激光扫描技术 三维激光扫描技术 三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，作为20 世纪90 年代中期开始出现的一项高新技术，是测绘领域继GPS技术之后的又一次技术革命，通过高速激光扫描测量的方法，大面积、高分辨率地快速获取物体表面各个点的(x.y.z)坐标、反射率、(R.G.B)颜色等信息，由这些大量、密集的点信息可快速复建出1:1的真彩色三维点云模型，为后续的业处理、数据分析等工作提供准确依据。具有快速性，效益高、不接触性、穿透性、动态、主动性，高密度、高精度，数字化、自动化、实时性强等特点，很好的解决了目前空间信息技术发展实时性与准确性的颈瓶。它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型，主要通过高速激光扫描测量的方法，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据，大量的空间点位信息。是快速建立物体的三维影像模型的一种全新的技术手段。三维激光扫描技术使工程大数据的应用在众多行业成为可能。如工业测量的逆向工程、对比检测；建筑工程中的竣工验收、改扩建设计；测量工程中的位移监测、地形测绘；考古项目中的数据存档与修复工程等等。 三维激光扫描原理 三维激光扫描仪利用激光测距的原理，通过高速测量记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，可快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据。由于三维激光扫描系统可以密集地大量获取目标对象的数据点，因此相对于传统的单点测量，三维激光扫描技术也被称为从单点测量进化到面测量的革命性技术突破。 三维激光扫描技术引入建筑工程的意义 随着三维扫描技术的发展与成熟，它很快成为空间数据获取的一种重要技术手段，并在很多行业引起技术性变革的热潮。目前，国建筑行业处于变革的阶段，BIM在我们从事的行业中引爆，但是都处于一种建模，碰撞分析，检测等方面，但都没有深入衔接现实，忽略施工工地数据流与建筑信息模型间的流通转化，何谈运维，所以bim模型去哪了？并没有贯穿到bim 的全生命周期中去。三维激光扫描技术在BIM中的应用是最基础的一个重要环节，对现场实际数据的采
三维激光扫描
9.3三维激光扫描仪及其在地形测量中的应用 三维激光扫描仪是无合作目标激光测距仪与角度测量系统组合的自动化快速测量系统，在复杂的现场和空间对被测物体进行快速扫描测量，直接获得激光点所接触的物体表面的水平方向、天顶距、斜距、和反射强度，自动存储并计算，或得点云数据。最远测量距离可达数千米，最高扫描频率可达每秒几十万，纵向扫描角θ接近90o，横向可绕仪器竖轴进行360o全圆扫描，扫描数据可通过TCP/IP协议自动传输到计算机，外置数码相机拍摄的场景图像可通过USB数据线同时传输到电脑中。点云数据经过计算机处理后，结合CAD可快速重构出被测物体的三维模型及线、面、体、空间等各种制图数据。 目前，生产三维激光扫描仪的公司很多，典型的有瑞典的Leica公司、美国的3DDIGITAL公司和Polhemus公司、奥地利的RIGEL公司、加拿大的OpTech 公司等。它们各自产品的测距精度、测距范围、数据采样率、最小点间距、模型化点定位精度、激光点大小、扫描视场、激光等级、激光波长等指标会有所不同，可根据不同的情况如成本、模型的精度要求等因素进行综合考虑之后，选用不同的三维激光扫描扫描仪产品。图12-21是几种不同型号的地面三维激光扫描仪。 一、地面三维激光扫描仪测量原理 无论扫描仪的类型如何，三维激光扫描仪的构造原理都是相似的。三维激光扫描仪的主要构造是由一台高速精确的激光测距仪，配上一组可以引导激光并以均匀角速度扫描的反射棱镜组成。激光测距仪主动发射激光，同时接受由自然物表面反射的信号从而可以进行测距，针对每一个扫描点可测得测站至扫描点的斜距，再配合扫描的水平和垂直方向角，可以得到每一扫描点与测站的空间相对坐标。如果测站的空间坐标是已知的，则可以求得每一个扫描点的三维坐标。地面三维激光扫描仪测量原理图如图12-22所示。 地面三维激光扫描仪测量原理主要分为测距、扫描、测角和定向等4个方面。 1.测距原理 激光测距作为激光扫描技术的关键组成部分，对于激光扫描的定位、获取空间三维信息具有十分重要的作用。目前，测距方法主要有脉冲法和相位法。 脉冲测距法是通过测量发射和接收激光脉冲信号的时间差来间接获得被测目标的距离。激光发射器向目标发射一束脉冲信号，经目标反射后到达接收系统，
浅谈三维激光扫描技术原理及应用
浅谈三维激光扫描技术原理及应用 摘要：三维激光扫描技术是—种新型的测绘技术，被称为“实景复制技术”。本文介绍了三维激光扫描仪的系统分类、基本原理、技术特点，探讨了三维激光扫描技术的应用。 关键词：三维激光扫描技术工作原理技术特点应用 1、引言 近年来，随着工程测量服务领域的不断拓宽以及三维设计制造对测量精度的要求，传统的测量仪器如全站仪、断面仪等已不能满足高精度的三维坐标采集和“逆向工程”的需要。相比这些传统的测量技术，三维激光扫描技术具有极大的技术优势，特别是在数据采集方面，具有高效、快捷、精确、简便等特点，被广泛的应用于各个领域。 2、三维激光扫描技术 随着三维激光扫描仪在工程领域的广泛应用,这项国际上近期发展的高新技术已经引起了广大科研人员的关注。这种技术采用非接触式高速激光测量方式，来获取地形或复杂物体的几何图形数据和影像数据，最终通过后处理软件对采集的点云数据和影像数据进行处理分析，转换成绝对坐标系中的三维空间位置坐标或者建立结构复杂、不规则场景的三维可视化模型，既省时又省力,同时点云还可输出多种不同的数据格式，做为空间数据库的数据源和满足不同应用的需要。 2.1 三维激光扫描系统组成 整个系统通常由以下四部分组成：1)三维激光扫描仪；2）数码相机；3）后处理软件；4)电源以及附属设备。如图1： 图1 地面激光扫描仪系统组成与坐标系 2.2 三维激光扫描仪的分类 三维激光扫描仪按照扫描平台可以分为：机载(或星载)激光扫描系统、地面型激光扫描系统、便携式激光扫描系统。 三维激光扫描仪作为现今时效性最强的三维数据获取工具，按照其有效扫描距离可进行如下分类： (1)短距离激光扫描仪：其最长扫描距离不超过3m，一般最佳扫描距离为
地面三维激光扫描仪在地形图测量中应用
北京北科天绘科技有限公司规范U-Arm工程作业规范 北京北科天绘科技有限公司 2013年8月25日
目录 1背景说明 (4) 2参考文献 (4) 3基本作业流程 (4) 3.1GPS+RTK测量 (4) 3.1.1设备配置 (4) 3.1.2作业流程 (5) 3.2对中后视 (6) 3.2.1设备配置 (6) 3.2.2作业流程 (6) 3.3内置GPS+指北仪 (7) 3.3.1设备配置 (7) 3.3.2作业流程 (7) 3.4同名点 (8) 3.4.1设备配置 (8) 3.4.2作业流程 (8) 4应用作业参考流程 (8) 4.1基线测量 (8) 4.1.1测量环境及成果要求 (8) 4.1.2设备配置 (9) 4.1.3作业流程 (9) 4.2地形图测量 (10) 4.2.1测量环境及成果要求 (10) 4.2.2设备配置 (10) 4.2.3作业流程 (10) 4.3三维数字模型 (11) 4.3.1测量环境及成果要求 (11) 4.3.2设备配置 (11) 4.3.3作业流程 (12)
5附件A：作业表格 (13) 6附件B: 拼接方式对比 (15)
2.UiUA用户手册 3基本作业流程 3.1 GPS+RTK测量 3.1.1设备配置 表1 RTK测量配置表
匹配，察看标志点能否在点云文件中清晰识别出来； 8.控制点坐标测量：利用RTK移动站，实时差分测量所布设控制点坐标并记 录； 9.搬站：数据采集过程中填写外场作业记录表，一站数据采集完成后，将设 备搬至下一站，按照上述同样步骤进行数据采集。
3.2 对中后视 3.2.1设备配置 表2 对中后视配置表 6.数据质量检查：将测站点坐标和后视点坐标输入到解算软件中，解算扫描 点云文件，察看转换后的靶标点云坐标和已知坐标是否一致； 7.搬站：数据采集过程中填写外场作业记录表，一站数据采集完成后，将设 备搬至下一站，按照上述同样步骤进行数据采集。
三维激光扫描测量技术探究及应用
三维激光扫描测量技术探究及应用 如何快速、准确、有效地获取空间三维信息，是许多学者深入研究的课题。随着信息技术研究的深入及数字地球、数字城市、虚拟现实等概念的出现，尤其在当今以计算机技术为依托的信息时代，人们对空间三维信息的需求更加迫切。基于测距测角的传统工程测量方法，在理论、设备和应用等诸多方面都已相当成熟，新型的全站仪可以完成工业目标的高精度测量，GPS可以全天候、一天24小时精确定位全球任何位置的三维坐标，但它们多用于稀疏目标 如何快速、准确、有效地获取空间三维信息，是许多学者深入研究的课题。随着信息技术研究的深入及数字地球、数字城市、虚拟现实等概念的出现，尤其在当今以计算机技术为依托的信息时代，人们对空间三维信息的需求更加迫切。基于测距测角的传统工程测量方法，在理论、设备和应用等诸多方面都已相当成熟，新型的全站仪可以完成工业目标的高精度测量，GPS可以全天候、一天24小时精确定位全球任何位置的三维坐标，但它们多用于稀疏目标点的高精度测量。随着传感器、电子、光学、计算机等技术的发展，基于计算机视觉理论获取物体表面三维信息的摄影测量与遥感技术成为主流，但它在由三维世界转换为二维影像的过程中，不可避免地会丧失部分几何信息，所以从二维影像出发理解三维客观世界，存在自身的局限性。因此，上述获取空间三维信息的手段难以满足应用的需求，如何快速、有效地将现实世界的三维信息数字化并输入计算机成为解决这一问题的瓶颈。 三维激光测量技术的出现和发展为空间三维信息的获取提供了全新的技术手段，为信息数字化发展提供了必要的生存条件。激光测量技术出现于上世纪80年代，由于激光具有单色性、方向性、相干性和高亮度等特性，将其引入测量装置中，在精度、速度、易操作性等方面均表现出巨大的优势，它的出现引发了现代测量技术的一场革命，引起相关行业学者的广泛关注，许多高技术公司、研究机构将研究方向和重点放在激光测量装置的研究中。随着激光技术、半导体技术、微电子技术、计算机技术、传感器等技术的发展和应用需求的推动，激光测量技术也逐步由点对点的激光测距装置发展到采用非接触主动测量方式快速获取物体表面大量采样点三维空间坐标的三维激光扫描测量技术。随着三维激光扫描测量装置在精度、速度、易操作性、轻便、抗干扰能力等性能方面的提升及价格方面的逐步下降，20世纪90年代，其在测绘领域成为研究的热点，扫描对象不断扩大，应用领域不断扩展，逐步成为快速获取空间实体三维模型的主要方式之一，许多公司都推出了不同类型的三维激光扫描测量系统。上世纪90年代中后期，三维激光扫描仪已形成了颇具规模的产业。 三维激光扫描测量技术克服了传统测量技术的局限性，采用非接触主动测量方式直接获取高精度三维数据，能够对任意物体进行扫描，且没有白天和黑夜的限制，快速将现实世界的信息转换成可以处理的数据。它具有扫描速度快、
三维激光扫描仪分类及原理
三维激光扫描仪分类及原理 地面三维激光扫描技术的出现是以三维激光扫描仪的诞生为代表，有人称“三维激光扫描系统”是继GPS (Global Position System)技术以来测绘领域的又一次技术革命。三维激光扫描技术是一种先进的全自动高精度立体扫描技术，又称为“实景复制技术”，是继GPS空间定位技术后的又一项测绘技术革新，将使测绘数据的获取方法、服务能力与水平、数据处理方法等进入新的发展阶段。传统的大地测量方法，如三角测量方法，GPS测量都是基于点的测量，而三维激光扫描是基于面的数据采集方式。三维激光扫描获得的原始数据为点云数据。点云数据是大量扫描离散点的结合。三维激光扫描的主要特点是实时性、主动性、适应性好。三维激光扫描数据经过简单的处理就可以直接使用，无需复杂的费时费力的数据后处理；且无需和被测物体接触，可以在很多复杂环境下应用；并且可以和GPS等集合起来实现更强、更多的应用。三维激光扫描技术作为目前发展迅猛的新技术，必定会在诸多领域得到更深入和广泛的应用。 对空间信息进行可视化表达，即进行三维建模，通常有两类方法：基于图像的方法和基于几何的方法。基于图像的方法是通过照片或图片来建立模型，其数据来源是数码相机。而基于几何的方法是利用三维激光扫描仪获取深度数据来建立三维模型，这种方法含有被测场景比较精确的几何信息。 三维激光扫描仪的分类： 三维激光扫描仪按照扫描平台的不同可以分为：机载(或星载)激光扫描系统、地面型激光扫描系统、便携式激光扫描系统。 三维激光扫描仪作为现今时效性最强的三维数据获取工具可以划分为不同的类型。通常情况下按照三维激光扫描仪的有效扫描距离进行分类，可分为：（1）短距离激光扫描仪：其最长扫描距离不超过3m，一般最佳扫描距离为0. 6～1. 2 m，通常这类扫描仪适合用于小型模具的量测，不仅扫描速度快且精度较高，可以多达三十万个点精度至±0.018 mm。例如:美能达公司出品的VIVID 910高精度三维激光扫描仪，手持式三维数据扫描仪FastScan等等，都属于这类扫描仪。 （2）中距离激光扫描仪：最长扫描距离小于30 m的三维激光扫描仪属于中距离三维激光扫描仪，其多用于大型模具或室内空间的测量。
三维激光扫描技术
激光扫描仪是借着扫描技术来测量工件的尺寸及形状等工作的一种仪器，激光扫瞄仪必须采用一个稳定度及精度良好的旋转马达，当光束打 ( 射) 到由马达所带动的多面棱规反射而形成扫瞄光束。由于多面棱规位于扫瞄透镜的前焦面上，并均匀旋转使激光束对反射镜而言，其入射角相对地连续性改变，因而反射角也作连续性改变，经由扫瞄透镜的作用，形成一平行且连续由上而下的扫瞄线。 由于扫瞄法系以时间为计算基准，故又称为时间法。它是一种十分准确、快速且操作简单的仪器，且可装置于生产在线，形成边生产边检验的仪器。激光扫瞄仪的基本结构包含有激光光源及扫瞄器、受光感 ( 检) 测器、控制单元等部分。激光光源为密闭式，较不易受环境的影响，且容易形成光束，目前常采用低功率的可见光激光，如氦氖激光、半导体激光等，而扫瞄器为旋转多面棱规或双面镜，当光束射入扫瞄器后，即快速转动使激光光反射成一个扫瞄光束。光束扫瞄全程中，若有工件即挡住光线，因此可以测知直径大小。测量前，必须先用两支已知尺寸的量规作校正，然后所有测量尺寸若介于此两量规间，可以经电子信号处理后，即可得到待测尺寸。因此，又称为激光测规。 激光扫瞄仪在工业生产在线检测产品时，利用这种非接触式而不需停机，甚至设有自动警报及回馈控制等功能。测量范围从0.25 mm~457 mm之间，精度可达。 激光扫描的原理是什么？ 原理比较简单，事实上和全息照片有着相同的原理，首先，需要将激光分成两束，一束光照射物件，一束直接照到底片上，使感光原件感光。从这是利用了从物体后部反射的激光束与物体前部反射的激光束所走过的距离不同，因此与直接照射的参考光束所形成的干涉条纹不同，而三维型激光扫描仪则记录了全部的条纹，也就记下了物体的立体形象，只要再用激光去照射全息图片，就可以显出物体的真面目。观看这样的图片时，只要改变观察的角度，就可以看到被前面物体挡住的部分，而且从这机关报照片中任意剪下一小块，都可从它看到物体的全貌，只是观察的窗口较窄，就好比从钥匙口看室内的情况一样。 三维激光扫描仪测控技术及回波信号处理方法的研究 近些年来，随着数字化技术的迅速发展，各种不同领域对于获取原始数据信息的需求也日益增多。其它相关技术如计算机、机械制造等的进步和发展，使人们获取信息的方法和技术变得多种多样。三维激光扫描技术是其中一种利用激光脉冲对物体表面进行扫描从而获取其表面特征信息的技术，它适用于中近距离的宽场景、大物体的快速高精度扫描，为建立场景的三维模型提供了必要而且准确的工具。通过与计算机的连接，三维激光扫描的后处理技术可以使扫描结果得到更为广泛的应用。本文对三维激光扫描仪的测控系统技术及通过对回波信号进行处理来提高测距精度的方法进行了深入的研究。首先介绍了三维激光扫描的特点以及国内外有关发展趋势、技术特点及难点等，根据系统要求对测控系统步进电机的细分驱
三维激光扫描测量技术及其在测绘领域的应用
三维激光扫描测量技术及其在测绘领域的应用三维信息获取技术，也称为三维数字化技术。它研究如何获取物体表面空间坐标，得到物体三维数字化模型的方法。这一技术广泛应用于国民经济和社会生活的许多领域，如在自动化测控系统中，可以测微小、巨大、不规则等常规方法难以测量物体。 随着信息技术研究的深入及数字地球、数字城市、虚拟现实等概念的出现，人们对空间三维信息的需求更加迫切。基于测距测角的传统工程测量方法，在理论、设备和应用等诸多方面都已相当成熟，新型的全站仪可以完成工业目标的高精度测量，GPS 可以全天候、一天24小时精确定位全球任何位置的三维坐标，但它们多用于稀疏目标点的高精度测量。随着传感器、电子、光学、计算机等技术的发展，基于计算机视觉理论获取物体表面三维信息的摄影测量与遥感技术成为主流，但它在由三维世界转换为二维影像的过程中，不可避免地会丧失部分几何信息，所以从二维影像出发理解三维客观世界，存在自身的局限性。因此，上述获取空间三维信息的手段难以满足应用的需求，如何快速、有效地将现实世界的三维信息数字化并输入计算机成为解决这一问题的瓶颈。三维激光测量技术的出现和发展为空间三维信息的获取提供了全新的技术手段，为信息数字化发展提供了必要的生存条件。20世纪90年代，随着三维激光扫描测量装置在精度、速度、易操作性、轻便、抗干扰能力等性能方面的提升及价格的逐步下降，它在测绘领域成为研究的热点，应用领域不断扩展，逐步成为快速获取空间实体三维模 型的主要方式之一。
使用国产地面激光扫描仪扫描的输电线三维模型 三维激光扫描测量技术的特点 三维激光扫描测量技术克服了传统测量技术的局限性，采用非接触主动测量方式直接获取高精度三维数据，能够对任意物体进行扫描，且没有白天和黑夜的限制，快速将现实世界的信息转换成可以处理的数据。它具有扫描速度快、实时性强、精度高、主动性强、全数字特征等特点，可以极大地降低成本，节约时间，而且使用方便，其输出格式可直接与CAD、三维动画等工具软件接口。目前，生产三维激光扫描仪的公司有很多，它们各自的产品在测距精度、测距范围、数据采样率、最小点间距、模型化点定位精度、激光点大小、扫描视场、激光等级、激光波长等指标会有所不同，可根据不同的情况如成本、模型的精度要求等因素进行综合考虑之后，选用不同的三维激光扫描仪产品。
三维激光扫描在旧建筑物改造中的应用
三位激光扫描在旧建筑物改造中的应用 摘要：本文提出将三位激光扫描技术应用于旧建筑物改造过程中；三位激光扫描技术能够快速、高效、高精度的获取测量目标的表面三维数据，进而快速、高效的获取旧建筑物的高精度平面、立面、剖面图，为旧建筑物改造设计、工程量计算、造价等提供基础。结合工程实例，分析总结三维激光扫描在旧建筑物改造中应用的一般流程和点云数据处理方法。 关键词：三维激光扫描；旧建筑物改造；点云； 1 引言 随着时间的推移，许多旧办公楼出现了不同程度的饰面老化，设施落后、屋面漏水等问题。同时随着信息产业的发展，智能化水平的不断提高，办公方式也发生了翻天覆地的变化，老旧办公建筑的空间布局与现代办公的需要显得格格不入，以至于不能很好的满足现代办公的需求所以一些职能部门办公楼的硬件设施亟需重新建设。 在这种情况下，大部分地区对这些办公楼采取的措施就是简单的拆除重建，不仅造成了环境污染，同时也造成了巨大的资源浪费。随着人们生对环境污染认识的提高和资源危机意识的增强，社会上对旧建筑再利用的呼声也日益高涨，有计划的对旧建筑进行适应性改造及再利用是大势所趋，而平面图，立面图和剖面图是旧建筑改造的根本。平、立、剖面图可以为建筑物改造重新设计，制定改造方案，改造工程量初步计算等提供依据。传统的绘制建筑物平立剖面图的方法有如下几种：一是用皮尺量取建筑物长度，层高等建筑结构相对几何关系进行绘制，这种方法投入的仪器设备少，不受场地影响，但所获得的测量数据少，人工费用高，精度低，效率低。二采用全站仪获取建筑物三维坐标，配合野外绘制的草图并使用相机拍摄图片然后进行绘制。这种方法投入设备多，人员多，工作量大且在人流量、车流量大的地区不易测量，存在一定的人员安全风险。地面三维激光扫描技术是一种先进的全自动高精度的立体扫描技术。三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。三维激光扫描能够提供扫描物体表面的三维点云数据，实现实体真实、完整和精确的三维复制，为快速获取建筑物平面图、立面图和剖面图数据提供了一种全新的技术手段。 2 三维激光扫描仪工作原理 三维激光扫描仪的主要构造是由一台高速精确的激光测距仪，配上一组可以引导激光并以均匀角 页脚内容1