三维测量技术发展现状及趋势
三维测量技术发展现状及趋势
三维测量技术发展现状及趋势
一、三维测量技术发展现状
三维测量技术是近年来发展迅速的技术，是利用对三维物体尺寸、形状、位置和表面形貌进行测量的技术。
此技术应用广泛，其典型应用有机械、精密装配技术，模具制造，设备校正，运动跟踪，汽车行业，航空航天，冶金，特种材料，医疗和生物科技，消费品，质量控制，文物研究，
等等。
近年来，三维测量技术得到了长足的发展，从传统的红外技术、视
觉测量、激光头测量等多种技术发展到3D扫描技术、X射线CT技术等，
新技术不断涌现，各种前沿技术也纷纷涌现，大大拓宽了三维测量技术的
发展空间。
1、传统三维测量技术
传统的三维测量技术有红外技术、视觉测量技术和激光头测量技术等。
红外技术是一种热图测量技术，它能够捕捉到物体的温度图像，从而准确
测量物体的形状。
视觉测量技术是一种利用摄像机捕捉图像，再利用计算
机通过图像处理算法，提取出物体的三维特征信息，来进行测量的技术。
激光头测量技术是利用激光头投射出一条精确的激光线，来测量物体的表
面形状，以确定物体的三维坐标位置。
2、新兴三维测量技术
近年来，三维测量技术也发展出了许多新技术。
三维测绘技术的应用与未来发展趋势
三维测绘技术的应用与未来发展趋势随着科技的不断发展，三维测绘技术在各个领域的应用越来越广泛。
它不仅可以帮助人们更好地了解和呈现物体的形状和结构，还可以为各行各业提供更为精准的数据和信息。
本文将介绍三维测绘技术的应用场景，并探讨其未来的发展趋势。
三维测绘技术在建筑和土木工程领域的应用已经变得不可或缺。
通过激光扫描、摄影测量等技术，可以精确地获取建筑物或地形的三维模型。
这对于设计师和工程师来说，是一种非常有价值的工具。
他们可以通过三维模型进行虚拟建模和设计，避免出现施工过程中的问题和错误。
同时，三维测绘技术还可以用于建筑变形监测和文物保护，确保建筑物的稳定性和文物的完整性。
在交通运输领域，三维测绘技术也发挥着重要作用。
通过激光雷达和摄像机等设备，可以实现道路和铁路的三维测绘，帮助交通规划师和工程师更好地了解道路和铁路的形态和状况。
此外，三维测绘技术还可以用于交通监控和智能导航系统，提供实时的交通信息和路线选择，使人们的出行更加方便和快捷。
在资源勘探和环境保护方面，三维测绘技术也发挥着重要作用。
利用激光扫描和雷达测量等技术，可以获取地下资源的分布和储量信息，提供重要的参考数据。
同时，在环境保护方面，通过三维测绘技术可以监测和评估污染物的扩散和影响范围，为环保措施的制定提供科学依据。
随着科技的不断进步，三维测绘技术的未来发展也呈现出一些新的趋势。
首先，随着大数据和云计算技术的兴起，三维测绘技术可以更加高效地处理和分析海量的数据，并将其转化为有用的信息和图像。
其次，虚拟现实和增强现实技术的发展为三维测绘技术提供了新的应用场景。
通过将三维测绘技术与虚拟现实和增强现实相结合，可以实现更加沉浸式的体验和更为直观的数据呈现。
此外，人工智能技术的应用也使得三维测绘技术变得更加智能化和自动化，可以更好地满足各行各业的需求。
然而，三维测绘技术仍面临一些挑战和问题。
首先，设备的高成本限制了其在某些领域的应用和推广。
其次，数据的精确度和可靠性仍需要进一步提高，以满足更为严苛的要求。
三维测绘技术的发展和应用前景展望
三维测绘技术的发展和应用前景展望随着科技的不断发展，人们对于信息的获取和处理要求越来越高。
而三维测绘技术就是为了满足这种需求而应运而生的一项重要技术。
它通过利用光学、雷达、遥感等技术手段，将物体和场景以三维形式精确地获取和表达出来。
在多个领域中得到广泛应用，如城市规划、农业、建筑、虚拟现实等。
本文将探讨三维测绘技术的发展历程、应用现状以及未来的发展前景。
一、三维测绘技术的发展历程三维测绘技术的起源可以追溯到20世纪50年代初期，当时主要以光学的方法进行测绘。
然而，随着计算机技术的飞速发展，尤其是计算机视觉和遥感技术的进步，为三维测绘技术的发展提供了强大的支持。
计算机视觉技术能够从多个角度对物体进行扫描和重建，而遥感技术则可以通过航空或卫星遥感获取地面的三维信息。
这些技术的不断进步使得三维测绘技术越来越精确和可靠。
二、三维测绘技术的应用现状目前，三维测绘技术已经在多个领域中得到广泛应用。
在城市规划中，三维测绘技术可以帮助规划师们进行城市布局和建筑设计，更好地考虑到地形和地貌的因素。
在农业领域，三维测绘技术可以为农民提供土地利用和肥料施用的指导，从而提高农产品的产量和质量。
在建筑领域，三维测绘技术可以通过扫描建筑物的外观和内部结构，为建筑师和工程师提供更准确的数据，确保工程的安全和可行性。
在虚拟现实领域，三维测绘技术可以模拟出逼真的虚拟环境，为游戏开发和模拟训练提供了基础。
可以说，三维测绘技术在各个领域都起到了重要的作用。
三、三维测绘技术的发展前景三维测绘技术的发展前景非常广阔。
首先，在城市规划中，三维测绘技术可以与智能化系统相结合，为城市规划师提供更加智能的决策支持。
在交通运输领域，三维测绘技术可以通过构建精确的数字地图，提供准确的导航和路径规划。
此外，随着无人机技术的成熟，三维测绘技术可以通过无人机进行更加快速、高效的测绘，为更多领域提供支持。
例如，它可以用于自然灾害的监测和预警，及时发现并应对潜在的灾害风险。
三维测绘技术的创新应用与前景展望
三维测绘技术的创新应用与前景展望近年来，随着科技的不断进步和应用需求的增加，三维测绘技术得到了广泛的应用和发展。
从最初的建筑测量到如今的虚拟现实、工业制造等领域，三维测绘技术正不断创新和拓展应用。
本文将从几个重要的领域入手，探讨三维测绘技术的创新应用以及未来的前景展望。
一、建筑与城市规划领域在建筑与城市规划领域，三维测绘技术已经取得了重大的突破和应用。
传统的建筑测量需要耗费大量的人力和时间，而三维测绘技术通过激光扫描和立体摄影等手段，可以快速、精准地获取三维模型和数据。
通过三维测绘技术，建筑师可以更好地进行设计和规划，提高工作效率和准确性。
此外，三维测绘技术还在城市规划中发挥着重要的作用。
通过对城市的三维测绘，可以模拟和预测城市的发展趋势，帮助决策者更好地规划城市布局和资源分配。
同时，三维测绘技术还可以为城市交通、环境保护等领域的决策提供重要的支持。
二、文化遗产保护与旅游开发对于文化遗产的保护和旅游开发来说，三维测绘技术也发挥着重要的作用。
通过三维扫描和建模，可以快速、准确地记录和保存文化遗产的信息，避免其遭受破坏和损失。
同时，基于三维测绘技术的虚拟现实展示，可以使游客身临其境地感受文化遗产的魅力，提升旅游体验。
三、工业制造与智能制造随着工业制造的发展，三维测绘技术在工业制造过程中的应用也越来越广泛。
通过快速而准确的扫描技术，可以实现对产品的尺寸和质量等方面进行完整的检测和控制。
此外，三维测绘技术还可以应用于自动化生产线上，实现对生产过程的实时监测和调整，提高生产效率和产品质量。
智能制造是近年来的热门话题，而三维测绘技术正是智能制造的重要组成部分。
通过与人工智能和大数据等技术的结合，三维测绘技术可以帮助实现智能制造中的产品设计、质量控制等方面的创新以及优化其过程。
四、医疗和健康领域在医疗和健康领域，三维测绘技术也有着广泛的应用。
例如，通过对患者身体的三维扫描和建模，可以为医生提供更准确的诊断和手术规划。
三维测量技术发展现状及趋势
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团结 信赖 创造 挑战
扫描隧道显微镜（STM)
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团结信赖
• 1982年，IBM瑞士苏黎士实验室的葛·宾尼 （G．Binning）和海·罗雷尔（H．Rohrer）研制 出世界上第一台扫描隧道显微镜（Scanning Tunnelling Micro－scoPe，简称STM）．STM使 人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面 的排列状态和与表面电子行为有关的物化性质， 在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究 中有着重大的意义和广泛的应用前景，被国际科 学界公认为20世纪80年代世界十大科技成就之 一．为表彰STM的发明者们对科学研究所作出的 杰出贡献，1986年宾尼和罗雷尔被授予诺贝尔物 理学奖金．
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新员工培训课程
工作指导原则： 1、我们改变不了别人，我们改变自己 2、把每件事情做到100分 3、今天的事情今天做完 4、把坏事变成好事
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新员工培训课程
公司对人的要求：
1、有很强的责任心、爱岗、敬业 2、有很好的专业形象 3、有能顶得住压力的能力 4、有不断迎接挑战的决心 5、有很强的团队意识和工作意愿 6、愿意接受和服从公司的管理及价值体系 7、愿意与公司共同发展 8、强调并重视积极工作态度、良好工作方法、学习能力、 发展潜力
（2）利用原子吸引力的变化而产生表面轮廓为非接触 式原子力显微镜（non-contact AFM），探针与试片的距离 约数十到数百Å。
团结 信赖 创造 挑战
小结
•系统地介绍了物体三维信息测量的各种技术及其 基本原理。 •在实际应用中，要根据不同场合选用不同的测量 技术。一些重要参数如测量精度，测量尺寸、测 量效率、应用场合以及系统价格等都是需要综合 考虑的因素。 •可以预见，随着计算机技术和各项相关技术的发 展，必将带动三维测量技术的发展和广泛应用。
三维测量的发展与现状
三维测量的发展与现状三维测量是指采用一定的方法和技术手段，对物体的三维形状、大小、位置等进行测量和分析的过程。
三维测量在许多领域中具有重要的应用价值，如机器人导航、工业制造、建筑测绘、医学影像分析等。
而光学三角测量系统是一种常见的三维测量技术之一，它通过利用光的折射、反射等属性来实现三维测量任务。
光学三角测量系统的测量原理主要基于几何三角学中的相关原理，包括视差法、三点测量法、编码法等。
其中，视差法是最常用的一种方法。
它利用相机和多个光源构成的光栅来获取目标物体表面的几何信息，通过计算不同视角下图像的视差来获得物体的深度信息。
在传统的光学三角测量系统中，相机和光源一般被固定在一个平面上，而目标物体则放置在相机、光源等设备的前方。
光学三角测量系统可以广泛应用于工业制造、航空航天、建筑测绘等领域。
在工业制造领域，光学三角测量系统常用于精密零件的尺寸测量、形状检测等任务。
通过将光学三角测量系统与机器人等设备结合，可以实现自动化测量和控制，提高生产效率和产品质量。
在航空航天领域，光学三角测量系统可以用于飞行器的姿态测量、导航定位等任务。
通过测量飞行器与光源之间的几何关系，可以精确确定飞行器的姿态，为飞行控制提供准确的数据。
在建筑测绘领域，光学三角测量系统可以用于建筑物的三维模型建立、地形测量等任务。
通过测量建筑物表面的几何信息，可以实现对建筑物结构的分析和评估。
光学三角测量系统的发展与现状主要表现在以下几个方面。
首先，光学三角测量系统的测量精度和分辨率得到了显著提高。
传统的光学三角测量系统使用的相机和光源的分辨率有限，限制了其测量精度。
而随着数字相机和高亮度光源的问世，光学三角测量系统的测量精度和分辨率得到了大幅提升。
其次，光学三角测量系统的体积和重量得到了明显减小。
传统的光学三角测量系统需要使用较大的相机和光源，使得系统体积较大、重量较重。
而现代的光学三角测量系统采用了微型化的相机和光源，使系统体积和重量得到了显著减小，方便了系统的携带和操作。
探究工程测量与三维测绘技术应用现状及发展前景
探究工程测量与三维测绘技术应用现状及发展前景[摘要]：随着科技水平的不断发展，我国各个领域都取得了很大的突破。
近些年，我国建筑领域的发展势头很猛，工程测量技术也不断的在革新发展。
三维测绘技术作为工程测量中重要的技术之一，对于工程测量的发展起着十分重要的作用。
该技术能够确保工程测量技术的精确性。
但是在实际应用过程中还存在着一些问题。
本文主要阐述了三维测绘技术的内容及应用现状，并对三维测绘技术的发展前景进行了展望，旨在能够进一步的推动我国三维测绘技术的发展，继而促进我国建筑领域向前推进。
[关键词]：工程测量三维测绘现状发展一引言随着社会的不断发展，国民生活经济水平越来越高。
房屋成为了人们茶余饭后的热门话题。
这一话题在一定程度上说明了我国建设工程的重要性。
随着基建工程的不断增多，质量安全问题也是国家一直强调的重中之重的问题，这就需要我们在基建施工过程中运用高效的技术以及精准的设备确保施工的顺利高效开展。
工程测量技术作为施工建筑最关键的标准，在这个科技发达的时代不仅仅在工程建造方面起着引领时代的作用，同时在资源勘探等其他领域发挥着巨大的作用。
本文主要分析了三维测量和工程测量技术的概念，重点阐述了三维测绘技术的应用现状，并对三维测绘技术的发展前景进行了展望，旨在能够进一步的推动我国三维测绘技术的发展，继而促进我国建筑领域向前推进。
二工程测量技术与三维测绘技术概述2.1工程测量技术工程测量具体是指在对工程进行建设规划、施工以及管理等环节中所开展的测量工作。
在对工程进行设计以及规划的环节中，需要保证所提供地形资料的完整性以及可靠性。
在工程施工阶段，需要按照相关的精度标准开展放样的工作。
在对工程进行管理的过程中，需要对建筑物的变形程度进行观测，对于建筑物的稳定性做出准确的判断。
在确保工程质量及其安全稳定的基础上，也能够对设计方案以及施工方案的合理性展开测试以及验证。
工程测量类的工作内容相对比较宽泛，主要涵盖着测量城市、铁路、输电线路等测试环节。
三维地形测绘技术的发展现状及未来趋势展望
三维地形测绘技术的发展现状及未来趋势展望地球是一个复杂多样的生态系统，其中地形是地球上最基本的地貌特征之一。
了解地形的变化和特征对于环境保护、城市规划、灾害防控等方面具有极其重要的意义。
在过去的几十年里，随着科技的飞速发展，三维地形测绘技术得到了极大的发展和突破。
本文将讨论三维地形测绘技术的发展现状及未来趋势展望。
首先，我们来看一下三维地形测绘技术的发展现状。
传统的测绘技术主要依赖于人工测量和平面地图制作，这种方法的局限性在于无法准确描述地形的真实情况。
然而，随着先进的测绘仪器和技术的引进，三维地形测绘技术开始蓬勃发展。
现如今，我们可以通过激光雷达和卫星测绘等高精度设备快速获取地形数据，并利用计算机等信息技术进行处理和分析。
在三维地形测绘技术的发展过程中，激光雷达技术的出现可以说是一个突破性的进展。
激光雷达通过发射激光束并测量反射时间来计算目标物体的位置和形状。
与传统的测绘方法相比，激光雷达能够提供更准确、更全面的地形数据。
激光雷达技术广泛应用于地质勘探、海洋测绘、城市规划等领域，为各种工程项目的实施提供了可靠的数据支持。
除了激光雷达技术，卫星测绘技术也对三维地形测绘做出了重要贡献。
卫星测绘技术基于全球定位系统（GPS）和遥感技术，利用卫星图像获取地表特征，并通过计算机算法将其转化为三维模型。
卫星测绘技术的优势在于其覆盖范围广、获取数据快速、数据精度高。
在国土调查、灾害预警等领域卫星测绘技术也得到了广泛应用。
然而，三维地形测绘技术仍然面临一些挑战和不足之处。
首先是数据存储和处理的问题。
随着测绘技术的不断发展，测量数据的量和精度不断提高，导致数据的规模逐渐增大。
因此，如何有效地存储和处理这些海量数据成为了一个亟待解决的问题。
其次，三维地形模型的精度和真实性也需要进一步提高。
虽然现有的测绘技术可以提供相对准确的地形数据，但在复杂地形条件下，如高山、峡谷等地形，测绘精度仍然存在一定的不稳定性。
面对这些问题，未来的三维地形测绘技术将朝着更高精度、更高效率的方向发展。
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扫描隧道显微镜（STM)
• 1982年，IBM瑞士苏黎士实验室的葛·宾尼（G． Binning）和海·罗雷尔（H．Rohrer）研制出世 界上第一台扫描隧道显微镜（Scanning Tunnelling Micro－scoPe，简称STM）．STM 使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表 面的排列状态和与表面电子行为有关的物化性质 ，在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研 究中有着重大的意义和广泛的应用前景，被国际 科学界公认为20世纪80年代世界十大科技成就之 一．为表彰STM的发明者们对科学研究所作出的 杰出贡献，1986年宾尼和罗雷尔被授予诺贝尔物 理学奖金．
扫描隧道显微镜（STM)
扫描隧道显微镜（STM)
扫描隧道显微镜是 根据量子力学中的隧道效 应原理，通过探测固体表 面原子中电子的隧道电流 来分辨固体表 面形貌的新 型显微装置。
扫描隧道显微镜（STM)
根据量子力学原理，由于电子的隧道效应，金属 中的电子并不完全局限于金属表面之内，电子云 密度并不是在表面边界处突变为零。在金属表面 以外，电子云密度呈指数衰减，衰减长度约为 1nm。用一个极细的、只有原子线度的金属针尖 作为探针，将它与被研究物质(称为样品)的表面 作为两
激光三维扫描仪
主要用途：工业设计中采集转换研究设计之物件的CAD •逆向工程：为原始部件实体，建立三维CAD数据； •用于计算机辅助工程设计分析的三维形状捕捉获取（CAE 和FEA）； •医疗应用：医学外科规划（上颔面，牙齿等整形外科）矫正和修补术，塑 料外科术运用，医学人体测量； •数字化档案：博物馆，人工制品和古文物记录考古学，人类学研究； •在线质量控制检查，用于生产线上产品的质量控制（例如CAI，CAT）； •样品检查；工具和模具检查。
坐标测量机（CMM）
坐标测量机（CMM）
• 德国Klocke公司的3DNanofinger是一款集纳米 级三维坐标测量与表面形 貌测量为一体的综合测量 设备
• 1．测量范围：（可选） X=10,20,30或50mm； Y=10,20,30或50 mm Z=10或20 mm 2．移动分辨率：1nm 3．移动速度：最快达到
非光学方法
CT、STM、AFM
应用领域
• 计算机辅助设计与制造（CAD/CAM)（ 如服装设计、工业检测等）
• 逆向工程（RE） • 快速原型（RP）及虚拟现实（VR）(如
自动导航，计算三维动画模拟等） • 医学（ CT、MRI等）
坐标测量机（CMM）
坐标测量机是一种几何量测量仪器，它的基 本原理是将被测零件放入它允许的测量空间 ，精密地测出被测元素上测量点的X、Y、Z 三个坐标值，根据这些点的数值经过计算机 数据处理，拟合成相关几何元素，如圆、球 、圆柱、圆锥、曲面等，经过数学计算得出 形状、位置公差及其它几何量数据。它以精 密机械为基础，综合应用了电子技术、计算 机技术、光学技术和数控技术等测量光束 的传播时间。在测量时， 目标脉冲经反射回到接收 探测器，参考脉冲经光导 纤维被探测器接收。这两 个脉冲的时间差转换成距 离。 也称时间飞行法
自动扫描激光测距仪
主要技术指标： 1、激光器：波长 620nm~690nm 出 射功率：≤1mW 2、工作距离：0~50m 3、自动扫描范围： ±6°~±90° 4、测距精度：±5mm
（2）利用原子吸引力的变化而产生表面轮廓为非接触式原子力显微镜（ non-contact AFM），探针与试片的距离约数十到数百Å。
小结
•系统地介绍了物体三维信息测量的各种技术及其 基本原理。
•在实际应用中，要根据不同场合选用不同的测量 技术。一些重要参数如测量精度，测量尺寸、测 量效率、应用场合以及系统价格等都是需要综合 考虑的因素。
双目视觉法
基本原理如图所示，P为空间任意 一点，p1、p2分别为P点在摄像机 C1、C2上的成像点 ，通过立体视 觉 计 算 即 可 由 像 点 p1、p2 的 坐 标 ( ui,vi)(i=1,2) 重 建 点 P 的 三 维 坐 标 (X,Y,Z)。在这个重建的过程中，要 解决图像特征点的提取与匹配、摄 像机标定和三维重建三个基本问题 。
数字全息法
BS1
Laser
M2
PZT
M3
BS2
L
PC
CCD
M1
Object BS3
数字全息法
记录的数字全息图
昆虫翅膀的再现像
单目视觉法
单目视觉法采用摄 像机得到三维景物 在光敏探测器上的 二维透视图像，主 要包括聚焦法和离 焦法。
离焦法原理图
双目视觉法
立体视觉的研究主要 由以下三部分组成： * 摄像机模型的建立 和标定 * 立体匹配 * 三维重建
个电极，当样品表面与针尖非常靠近(距离＜1nm)时，两者的电子云略有重叠， 如图所示。若在两极间加上电压U，在电场作用下，电子就会穿过两个电极之间 的势垒，通过电子云的狭窄通道流动，从一极流向另一极，形成隧道电流 I 。
扫描隧道显微镜（STM)
两种工作方式
扫描隧道显微镜（
STM)
高 序 热 解 石 墨 的 结 构 图 像
三维测量技术发展现状及趋势
引入
如何获取这些物体 的三维信息呢？ 这就涉及到三维测 量技术。随着科技 的反展，各种技术 不断涌现，并且在 很多的领域得到应 用。
三维测量技术的分类
接触式测量 非接触式测量
坐标测量机 光学方法
主动式 被动式
激光扫描法 激光测距法 相位测量法 数字全息法
单目视觉法 双目视觉法
2 mm/s ４.探针分辨率：0.5nm
激光扫描法
近年来随着激光技术的发展，激光三 角形法（Laser-based triangulation）逐渐得到广泛应用 。它所采 用的光源主要有点结构、线结构和双 线结构。它的基本原理是光学三角形 原理。
激光三维扫描仪
其工作原理是使用激光三角测距原理 ，通过光源孔发射出一束水平的激光 束来扫描物体。该激光线经过旋转平 面镜的作用，改变角度，使得激光线 发射到物体表面。物体表面反射激光 束，每一条激光线都通过CCD传感器 采集成一帧数据。根据物体表面不同 的形状，每条激光线反射回来的信息 中所包含表面形状和颜色数据。
相位测量法（PMP ）
相位测量法（PMP ）
V (, v) F{I( x, y)}
傅立叶变换法
相位测量法（PMP ）
相位测量法（PMP ）
相移干涉测量术
Interferograms
t
iN
Ii sin i
a
tan
i0 iN
Ii cosi
i0
相移干涉测量术
相移干涉测量术
数字全息法
基本过程为：采用激光照射待 测样品产生全息图，利用CCD记 录全息图并以数字方式存入计 算机，然后在计算机内模拟全 息图的再现过程得到以层析方 式显示的三维物场，进而对三 维物场进行定量分析、测量和 三维重构。
原子力显微镜（AFM ）
在原子力显微镜的系统中，是利用微小探针与待测物之间交互作用力，来呈现 待测物的表面之物理特性。所以在原子力显微镜中也利用斥力与吸引力的方式 发展出两种操作模式：
（1）利用原子斥力的变化而产生表面轮廓为接触式原子力显微镜（ contact AFM），探针与试片的距离约数个Å。
扫描隧道显微镜（ STM)
扫描隧道显微镜（
STM)
这是中国科学院 化学所的科技人 员利用纳米加工 技术在石墨表面 通过搬迁碳原子 而绘制出的世界 上最小的中国地 图
原子力显微镜（AFM）
AFM 的基本结构与 STM 相 似, 差别在于并非利用电子隧 道效应，而是利用原子之间 的范德华力（Van Der Waals Force）作用来呈现样品的表 面特性。
•可以预见，随着计算机技术和各项相关技术的发 展，必将带动三维测量技术的发展和广泛应用。
谢谢大家