三维激光扫描技术简介
三维激光扫描技术
三维激光扫描技术的应用
➢ 体积的计算： 矿山、油罐、 土石方，是三 维激光扫描最 强的领域，以 海量的真值计 算体积，可以 动态实时的测 量并上传。
➢ 建立数字三维 城市：从测绘 的角度，建立 厘米级、真彩 色、真三维的 数字城市模型。
➢ 考古文物保 护：考古挖 掘现场记录、 文物数字化 模型描效率高 直接获得数字信息 非接触性 使用简单方便
什么叫三维重建
三维激光扫描仪则是对确定目标的整体或局 部进行完整的三维坐标据测量, 进而得到完 整的、全面的、连续的、关联的全景点坐标 数据,这些密集而连续的点数据也叫做点云。 这也意味着三维激光扫描技术可以真实描述 目标的整体结构及形态特性,并通过扫描测量 点云编织出的外皮来逼近目标的完整原形及 矢量化数据结构,这里统称为目标的三维重建。
➢ 娱乐业：用于 电影产品的设 计，为电影演 员和场景进行 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。
在空间信息技术领域应用研究现状
三维激光扫描测量技术的发展为人们获取丰 富的空间信息提供了一种全新的技术手段。 激光扫描技术与惯性导航系统（INS）、全球 定位系统（GPS）、电荷耦合(CCD)等技术相 结合，在大范围数字高程模型（DTM）的高精 度实时获取、城市三维模型重建、局部区域 的地理信息获取等方面表现出强劲的优势, 成 为摄影测量与遥感技术的一个重要补充。
三维激光扫描技术
（3D Laser Scanning Technology）
什么是三维激光扫描技术
三维激光扫描技术 3D Laser Scan Technology，又称“实景复制 技术”。它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。可以快速、大量的采集空间 点位信息，快速建立物体的三维影像模型的 一种技术手段。
三维激光扫描取费标准
三维激光扫描取费标准1. 引言1.1 激光扫描技术概述激光扫描技术是一种利用激光作为传感器来获取目标物体的三维形态信息的技术。
通过激光扫描仪发射激光束并接收反射回来的信号，通过测量激光束的时间延迟和角度信息，可以精确地确定目标物体表面各个点的位置坐标，从而实现对目标物体的快速、精确的三维重建。
激光扫描技术具有高精度、高速度和非接触性等优点，在工业制造、建筑设计、文物保护、地质勘探等领域有着广泛的应用。
通过激光扫描技术，可以实现对复杂曲面的快速测量和建模，为工程设计和制造提供重要的参考数据。
与传统的测量方法相比，激光扫描技术不受目标物体表面材质和颜色的影响，在复杂环境条件下能够准确、稳定地进行数据采集。
激光扫描技术在现代科技领域中被广泛应用，并且在不断地发展和完善之中。
1.2 三维激光扫描在不同领域的应用三维激光扫描是一种先进的技术，已经在许多不同领域得到广泛应用。
建筑行业是三维激光扫描的一个重要领域。
在建筑项目中，三维激光扫描可以用来创建精确的建筑模型，帮助设计师和工程师更好地规划和执行项目。
三维激光扫描还可以用于建筑物的维护和监测，帮助检测和解决潜在的结构问题。
文物保护领域也是三维激光扫描的重要应用领域之一。
通过利用三维激光扫描技术，文物专家可以对珍贵文物进行数字化保存和重建，保护文化遗产并传承历史。
汽车制造业也广泛使用三维激光扫描技术。
通过对汽车零部件和整车进行扫描，制造商可以检测和修正生产中的缺陷，确保汽车的质量和安全性。
三维激光扫描还在航空航天、地质勘探、医学影像等领域得到了应用。
通过利用三维激光扫描技术，这些领域可以提高工作效率，降低成本，并更好地理解和控制所涉及的复杂系统。
三维激光扫描在不同领域的应用将继续扩大，为各行各业带来更多的创新和价值。
2. 正文2.1 三维激光扫描的工作原理三维激光扫描是一种先进的数字化技术，通过激光束在物体表面扫描并测量其形状和特征。
其工作原理主要包括三个关键步骤：发送激光束、接收反射信号和数据处理。
三维激光扫描技术
三维激光扫描技术摘要：三维激光扫描技术由于其扫描速度快、直接获得数字信息、非接触性、扫描效率高、使用简单方便等优点，使其在当今工业生产、科技研究、生活等各方面的应用越来越广泛。
本文简单介绍了三维激光扫描技术的发展历程及现状，并从几个方面介绍了三维激光扫描技术的原理，以及三维激光扫描技术的特点和现在应用领域。
关键词：三维激光扫描原理特点应用1、三维激光扫描技术简介三维激光扫描技术Three-Dimensional Laser Scan Technology，又称“实景复制技术”。
它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。
可以快速、大量的采集空间点位信息，快速建立物体的三维影像模型的一种技术手段。
随着科技的进步和工业技术的发展，三维测量在应用中越来越重要，三维激光扫描技术是伴随这激光扫描技术、三维测量技术以及现代计算机图像处理技术产生和发展的。
2、三维激光扫技术的优势（1）三维测量:传统测量概念里，所测的的数据最终输出的都是二维结果（如CAD出图），在现在测量仪器里全站仪，GPS比重居多，但测量的数据都是二维形式的，在逐步数字化的今天，三维已经逐渐的代替二维，因为其直观是二维无法表示的，现在的三维激光扫描仪每次测量的数据不仅仅包含X,Y,Z点的信息，还包括R,G,B颜色信息，同时还有物体反色率的信息，这样全面的信息能给人一种物体在电脑里真实再现的感觉，是一般测量手段无法做到的。
（2）快速扫描:快速扫描是扫描仪诞生产生的概念，在常规测量手段里，每一点的测量费时都在2-5秒不等，更甚者，要花几分钟的时间对一点的坐标进行测量，在数字化的今天，这样的测量速度已经不能满足测量的需求，三维激光扫描仪的诞生改变了这一现状，最初每秒1000点的测量速度已经让测量界大为惊叹，而现在脉冲扫描仪（scanstation2）最大速度已经达到50000点每秒，相位式扫描仪Surphaser三维激光扫描仪最高速度已经达到120万点每秒，这是三维激光扫描仪对物体详细描述的基本保证，古文体，工厂管道，隧道，地形等复杂的领域无法测量已经成为过去式。
三维激光扫描技术
三维激光扫描技术分类
按照平台分：机载（或星载）扫描系统， 地面型激光扫描系统，便携式激光扫描系 统。 按照有效扫描距离分：短距离激光扫描仪， 中距离激光扫描仪，长距离激光扫描仪， 航空激光扫描仪。
三维激光扫描技术分类
市场上销售的三维激光扫描仪按照扫描方式有两种： 基于时间—飞行差，又称脉冲式：从固定中心沿视 线测量距离，测距大于100米，采样速率1000点/秒 以上。 基于相位差，又称为相位式：利用激光连续波发射， 根据光学干涉原理确定干涉相位的测量方法，适用 于近距离测量。测量范围一般小于50米，采样点率 可达10,000-500,000点/秒。 立体相机和机构化光源技术：通过获取两条光线信 息，建立立体投影关系。适用于近距离测量，测量 范围在20米内，采样点速率100点/秒。
三维激光扫描技术的优点
扫描速度快 扫描效率高 直接获得数字信息 非接触性 使用简单方便
什么叫三维重建
三维激光扫描仪则是对确定目标的整体或局 部进行完整的三维坐标据测量, 进而得到完 整的、全面的、连续的、关联的全景点坐标 数据,这些密集而连续的点数据也叫做点云。 这也意味着三维激光扫描技术可以真实描述 目标的整体结构及形态特性,并通过扫描测量 点云编织出的外皮来逼近目标的完整原形及 矢量化数据结构,这里统称为目标的三维重建。
城市竣工测量： 现代城市的三 维竣工测量， 可以迅速完成 建筑的完整三 维测量，并按 照城市测量的 标准进行输出。
变形监测：对 水利、铁路、 公路、大坝等 对象进行变形 观测，定期扫 描查看模型的 变化。
数字工厂： 建立工厂数 字模型，通 过模拟流程 与资源分配， 提高产品管 理水平与生 产效率。
三维激光扫描技术的应用
体积的计算： 矿山、油罐、 土石方，是三 维激光扫描最 强的领域，以 海量的真值计 算体积，可以 动态实时的测 量并上传。
三维激光扫描的技术标准
三维激光扫描的技术标准引言三维激光扫描技术是一种通过激光技术获取目标物体表面信息的成像技术。
它广泛应用于工业设计、建筑测量、考古学和地质学等领域。
为了规范三维激光扫描技术的应用和推广，制定相应的技术标准至关重要。
本文将介绍三维激光扫描的基本原理、技术标准的必要性、制定标准的方法以及具体的标准内容。
一、三维激光扫描技术基本原理三维激光扫描技术通过激光测距仪器发射激光束，然后接收反射光，通过测量激光束的回波时间来确定目标物体的距离，从而实现对目标物体表面的高精度测量。
通过控制激光束的方向和位置，可以实现对目标物体的全方位、全面积的扫描，获得其表面的三维点云数据。
二、三维激光扫描技术标准的必要性1. 保障产品质量：三维激光扫描技术在工业设计和制造领域应用广泛，需要制定标准以确保产品测量数据的准确性和可靠性。
2. 推动技术创新：技术标准的制定可以促进三维激光扫描技术的研发和应用，推动技术创新，提高技术水平。
3. 提高行业规范化水平：制定统一的技术标准可以促进行业的规范化发展，提高行业整体水平。
三、三维激光扫描技术标准的制定方法1. 调研分析：首先需要对三维激光扫描技术的现状进行调研和分析，了解行业需求和技术难点。
2. 制定标准内容：根据调研结果，制定三维激光扫描技术标准的具体内容，包括技术参数、测量精度、设备要求、数据处理等方面。
3. 审查完善：将初步制定的标准内容提交给相关的专家和行业组织进行审查和完善，确保标准的科学性和实用性。
4. 发布实施：经过审查完善后，将三维激光扫描技术标准进行正式发布和实施，并向社会公开，推动标准的贯彻执行。
四、三维激光扫描技术标准的具体内容1. 技术参数：包括激光扫描仪的分辨率、测距范围、扫描速度等参数的要求。
2. 测量精度：规定了三维激光扫描技术在测量精度方面的要求，确保测量数据的准确性和可靠性。
3. 设备要求：规定了三维激光扫描仪设备的质量标准和技术要求，包括外观设计、材料选用、稳定性等方面。
三维激光扫描技术
m e d i a 三维激光扫描技术简介1三维激光扫描技术三维激光扫描仪主要是一部快速准确的激光测距仪加上一组可导引激光以等速度扫描的反光棱镜,加高清晰摄像机组成。
激光测距仪采用脉冲式测量，可以主动发射激光同时接受来自自然物体的反射信号进行测距,针对每一扫描点可测得测站至扫描点的斜距,配合扫描的水平角和竖直角,可以求得每一扫描点与测站点之间的坐标差,若测站点和一个定向点的坐标为已知值,则可以求得每一扫描点的三维坐标。
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。
该技术在文物古迹保护、建筑、规划、土木工程、工厂改造、室内设计、建筑监测、交通事故处理、法律证据收集、灾害评估、船舶设计、数字城市、军事分析等领域也有了很多应用。
2技术优势(1)非接触测量。
三维激光扫描技术采用非接触扫描目标的方式进行测量,对扫描目标物体不需进行任何表面处理,直接采集物体表面的空间三维数据且真实可靠。
可以用于解决危险目标、环境(或柔性目标)及人员难以企及的情况,具有传统测量方式难以完成的技术优势。
(2)数据采样率高。
三维激光扫描仪可以达到数十万点/秒。
采样速率是传统测量方式难以比拟的。
m e d i a (3) 主动发射扫描光源。
三维激光扫描技术采用主动发射扫描光源(激光),通过探测自身发射的激光回波信号来获取目标物体的数据信息,因此在扫描过程中,可以实现不受扫描环境的时间和空间的约束。
(4) 高分辨率、高精度。
三维激光扫描技术可以快速、高精度获取海量点云数据,可以对扫描目标进行高密度的三维数据采集,从而达到高分辨率的目的。
(5) 数字化采集,兼容性好。
三维激光扫描技术所采集的数据是直接获取的数字信号,具有全数字特征,易于后期处理及输出。
用户界面友好的后处理软件能够与其它常用软件进行数据交换及共享。
(6) 可与GPS 系统配合使用。
这些功能大大扩展了三维激光扫描技术的使用范围,对信息的获取更加全面、准确。
三维激光扫描技术
通过三维激光扫描技术获取城市的点云数据，可 以快速建立城市的三维模型，为城市规划和管理 提供数字化基础。
环境监测
利用三维激光扫描技术对环境进行实时监测和数 据采集，为环境保护和治理提供依据。
04
三维激光扫描技术的优 势与挑战
优势
高精度测量
三维激光扫描技术能够实现高精度的 测量，获取物体表面的详细三维数据。
三维激光扫描技术
contents
目录
• 三维激光扫描技术概述 • 三维激光扫描系统 • 三维激光扫描技术的应用 • 三维激光扫描技术的优势与挑战 • 三维激光扫描技术案例分析
01
三维激光扫描技术概述
定义与特点
定义
三维激光扫描技术是一种通过激 光测距原理快速获取物体表面点 云数据的高科技手段。
特点
地形地貌测量
01
地形地貌数据获取
利用三维激光扫描技术快速获取地形地貌的高精度三维数据，为地理信
息系统（GIS）提供基础数据。
02
地形地貌动态监测
实时监测地形地貌的变化情况，如山体滑坡、地面沉降等自然灾害或人
为活动引起的地形变化。
03
土地资源调查与规划
基于地形地貌数据进行土地资源的调查、规划和利用，为土地管理和城
快速数据获取
扫描过程快速，可以在短时间内获取 大量数据，提高了工作效率。
非接触测量
该技术是非接触式的，不会对被测物 体造成损害，特别适合对脆弱或易碎 物体的测量。
实时数据处理
扫描的同时可以实时获取初步的三维 数据，便于及时调整和优化。
挑战
01
遮挡问题
当扫描过程中存在遮挡时，可能会 造成数据的丢失或失真。
设备成本
三维激光扫描技术
三维激光扫描技术 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998三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坐标、反射率、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，为后续的内业处理、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，国内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。
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运输测量部
桥梁负载分析
结果比较： ILRIS-3D 与 变形量测法
• ILRIS-3D 在3次加载过程中都能够探测到桥梁的 变形
• 探测到的变形 ~0.010 m • ILRIS 的探测结果和变形量测的结果二者一致
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执行:
• 限制桥梁通行 • 扫描桥梁（无负载） • 扫描桥梁（加载） • 通过比较两次扫描结果来量测变形
运输测量部
桥梁负载分析
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ILRIS-3D
三维激光扫描系统（三角架作业与眼 安全）
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Ilris_sales@optech.on.ca
10:46:08 Ready 10:47:31 CLN: Data collection has started.
操作顺序
• 操作者可通过无线PDA设定扫描参数 • 通过屏幕上的选择框设置自动扫描区域
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数码相机：彩色640×480分辨率
取景器：17cm VGA
扫描尺寸：312×312×205mm
功率： 75W
电源输入：24V交流 或 直流转换器
电池：24V可充电式
视觉安全：Class I Laser at all mode (IEC 60825-1,Am2,US FDA 21 CFR 1040)
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最小点间隔： S=0.026R
S= 间隔（mm）
R= Range to target (m)
<2.6mm At 100m
扫描视场：40°( 水平 and 垂直)
数据采样率：2000 点/秒
工作温度：0°C to +40°C
储存温度：-20°C to +50°C
防水防尘标准：NEMA 4X water and dust-proof, IP65
ILRIS-3D规格
测量精度：3mm
仪器重量：12kg
控制界面：Palm PDA
测距范围：1500 m @ 80%反射率目标 800 m @ 20%反射率目标
350 m @ 4% 反射率目标
激光点大小： D=0.17R+12
S= 点直径 (mm)
R=Range to target (m)
29毫米 到 100米
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构造/历史性建筑物的保存
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ILRIS-3D 设置:
• 在桥下设置部件 • 无刺激，眼安全 • 无需封闭路段
• 快速，安全，方 便
运输测量部
桥梁负载分析
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结构/建筑物现有条件
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结构/建筑物现有条件
以精确的尺寸和定位 安装设备
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ILRIS - 3D
规格
• 每秒2000次量测 • 测距精度3mm • 水平精度1\10000 (每100米范围1厘米) • 操作区域可达1000米 • 40ºX 40º视场角 • 可记录信号强度 • 多重点云数据集排列不需要场景中的目标设置。
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方便携带
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• 厂房建成文件 • 运输测量部门 • 电杆有效管理 • 构造/历史建筑条件 • 减灾应用 • 矿业应用 • 水坝监控和建模 • 和其它数据源的合并
附属服务的完善评估
电压和有效电 讯的高精度分析
结构和设施 损害的检查
数百米外仍能清晰明 了的对电杆进行分析
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ILRIS-3D 界面说明
•PMCIA Type I, II, III Flash card 4 MB to 1 GB
•密封的 IrDA 和 9-针串口 飞行中可改变
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完善的电杆 管理
• 历史性的大建 筑物模型的保存 • 空前的测距能力
塔高 - 553.33 m 倾斜距离 - 650 m
结构/建筑物现有条件
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• 封闭公路 • 人工设置压力监控和变形测量—费时费力 • 不便，危险的 • 2-3 的工作日
执行:
• 限制桥梁使用流量 • 用不同重量加载桥梁 • 变形量测
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组成：激光测距仪、微处理器、内置数字 相机、大幅面LCD显示器、符合NEMA 4X
附件： ATA Flash 128Mb数据卡、电池、 充电器
ILRIS-3D规格
红外遥控软件
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• 精确的 • 坚固的 • 持久耐用的 • 对眼睛完全安全 • 探测简单
• 重量：12kg • 尺寸： 30 x 30 x 20 cm • 可架设标准测量三角架 • 用户友好的
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厂房建成文件
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运输测量部
桥梁负载分析
传统方法: 变形测量和压力监控 设置:
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大坝建模与监控
胡佛大坝测量
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胡Confidential to Optech
•密封的 24 V 电池输入
ILRIS-3D 界面说明
•掌上 IIIc 或 掌上 Vx PDA 操作控制 (以包括的)
无需其它外部计算机/控制器
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应用
厂房建成文件
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