三维激光扫描仪在测绘技术中的应用案例
三维激光扫描技术在传统地铁隧道变形监测中的应用
三维激光扫描技术在传统地铁隧道变形监测中的应用随着城市的发展，地铁隧道这一方便城市交通的工程得到了越来越多的注意，同时作为一种地下工程，地铁隧道的安全性也是使用过程中必须注意的，因此必须有相应的监测方法对地铁隧道展开变形监测。
地铁隧道变形监测对保障地铁设施的安全至关重要，而传统的监测方法在应用中起到的作用非常有限，只能够对间隔了一定距离的一部分断面的数据进行分析。
而三维激光扫描技术就是近年来得到广泛使用的监测技术的一种。
这种监测技术的通途广泛，已经大范围的应用于城市的地面模型建立和三维数据模型建立，应用于地铁隧道中时，可以有效的对地铁隧道的变形程度进行监测。
1 地铁隧道变形概念和三维激光扫描技术地铁隧道变形是指在地铁的运营过程中，地铁的隧道受到外力影响如周边的工程施工或者地铁隧道内部的工程施工以及地铁列车的运行造成的振动进而造成的隧道变形。
而三维激光扫描技术则是在1995年左右出现的一种技术，这种技术是GPS后又一项新型的测绘技术，这种测绘技术通过高速的激光对扫描对象的数据进行快速的收集、统计、分析，因为激光的效率高，计算的速度快，因此可以快速的采集大量的空间点位信息，可以快速的建立物体的三维影像模型。
因为其快速、不接触、实时动态监测和高精度的特点，在各个工程中均有着一定的应用。
而三维激光扫描技术通常由扫描仪、支架、电源、计算机以及一些配件组成。
而三维激光扫描仪就是其中最为重要的一部分，是一切的前提和基础，三维激光扫描仪由激光发射器和激光接收器、计时器、可以旋转的滤光镜、控制电路板、和微电脑等组成，因为高效的测量技术，因此其重要性往往可与GPS这门空间定位技术相提并论，不同于传统的单点测量，三维激光扫描技术具有数据收集快数据精度高和数据处理快的优点，通过对地铁隧道管壁的三维点云数据扫描，最终得到一个具有高度分辨率的地铁隧道模型。
2 三维激光扫描技术在传统地铁隧道变形监测中的应用2.1 对数据的收集通过对导线和水准测量方案的设计，然后使用激光扫描仪对需要测量的地铁隧道进行扫描，主要扫描站间距和扫描点密度并且保证扫描的重叠度合格。
基于地面三维激光扫描技术的快速地形图测绘_彭维吉
2013 年 第 3 期
图 5 库区地形图局部
图 2 配准后的点云数据 图 3 去除非地貌数据的局部点云
图 4 局部数据的 DEM 模型
五、结 论
1） 与传统的测绘方法相比，三维激光扫描系统 具有快 速 性、不 接 触 性、实 时、动 态、主 动 性、高 密 度、高精度 和 自 动 化 等 优 点，可 以 快 速 地 获 取 被 测 区域的海 量 三 维 点 云 数 据，大 大 提 高 了 外 业 工 作 效率。
同传统的测量手段相比，三维激光扫描技术具 有独特的优势［3］，主要体现在： 数据获取速度快，实 时性强； 数据量大，能详细描绘物体的细节； 主动性 强，能全天候工作； 全数字特征，信息传输、加工、表 达容易； 操 作 方 便，扫 描 时 由 软 件 控 制 仪 器 工 作。 该技术能深入到复杂的现场环境及空间中进行扫 描操作，迅速描绘和量化复杂环境，在自动化强度、 测量的速度、测量能力等方面明显高于其他测量技 术，实现了 实 时 获 取 空 间 立 体 数 据 的 革 命 性 飞 跃，
测站都直接转换到统一的绝对坐标系中。这种方 式不存在 多 站 坐 标 转 换 的 传 递 误 差，整 体 精 度 均 匀。地形测绘一般采用绝对方式配准，也可以根据 实际情况将两者结合起来灵活使用。
3． 平面图绘制 平面图 是 在 配 准 后 的 点 云 上 手 工 绘 制 的。 一 般利用地面三维激光扫描仪的数据处理软件并结 合 CASS 等软件来实现。CASS 地形地籍测图软件 是基于 AutoCAD 平台技术的 GIS 前端数据处理系 统，广泛应 用 于 地 形 成 图、地 籍 成 图 等 领 域。 虽 然 三维激光扫描系统采集的点云数据经过一定的格 式变换可以在 AutoCAD 软件平台上直接使用，但存 在点云数据量巨大、普通的个人电脑无法运行如此 海量数据的问题，而在 RISCAN PRO 等专业的点云 数据处理软 件 内 则 可 以 方 便 地 打 开、显 示、处 理 海 量点云数据。因此，综合利用两个软件的优势是实 现快速生成平面图的关键。 4． 等高线生成 地面三维激光扫描仪应用于地形测量所获得 的三维点云数据包含了地表的所有信息，如何自动 化或半自动化剔除点云数据中的非地貌数据，是等 高线生成中亟须解决的问题。地貌数据获取的主 要任务就是 将 点 云 数 据 进 行 分 解，将 房 屋、植 被 等 地物数据从点云中去除。目前一般采用专业的点 云数据处理软件，人机交互式剔除非地貌数据。 此后将剔除非地貌数据的点云数据按地形测 绘的要求 进 行 抽 稀，然 后 导 入 到 数 字 成 图 软 件 如 CASS 地形地籍测图软件中，便可自动生成等高线。 5． 地形图编辑 将地物图形与等高线图形进行叠加和编辑，同 时由于切除了地物部分的数据造成生成的等高线 局部缺失、扭曲、不光滑等［6］，这时需要对照照片及 点云数据进行手动修改。最后加上高程注记，生成 图廓，并进行局部的整饰。
三维激光扫描仪在隧道方面应用
6.某一指定点进行测量从而精确获取其坐标
主要功能
1
点云数据处理
2
支持ATSM格式
3
Webshare共享
4
最基本的功能，多站拼接，点云附色，查看等
5
意味着市场上所有点云处理软件都可以处理Faro三维激光扫描仪扫描的数据
6
数据共享，使远方的同事也可以第一时间看到工作现场
用RRT软件处理
限制区内的扫描点
所有在界限内（或外）的扫描点可被输出为坐标列表
限制区内的扫描点, 导出数据格式
用RRT软件处理
用RRT软件处理
01.
限制区内点的三维数据被输出到全自动的隧道施工机械中，并指导正确施工
02.
将点云数据的三维坐标数据导入到全站仪中，全站仪可以用可见激光指示这些点。
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软件比较
FARO
TMS
使用三维激光扫描系统：
使用方便，测量不受检查人员技术水平限制。
效率较高
覆盖的范围比较全面
检查的准确度比较高（25m之内+/-2mm）
工程测量新技术—三维激光扫描技术(工程测量)
扫描仪的内部有一个固定的空间直角坐标系统。当一个扫描站上不能 测量物体全部而需要在不同位置进行测量时，或者需要将扫描数据转 换到特定的工程坐标系中时，都要涉及坐标转换问题。为此，就需要 测量一定数量的公共点来计算坐标变换参数。为了保证转换精度，公 共点一般采用特制的球面（形）标志（也称球星标靶）和平面标志 （也称平面标靶），在变形监测时一般采用贴片固定在监测对象上。
野外扫描方案设计
• 3).大范围区域扫描方案设计。当扫描范围比较大，扫描站 数较多时，采用一种拼接方式可能会有较大的累积误差。 目前大范围区域点云数据拼接是研究的热点问题，直接影 响野外扫描方案的制定。
野外获取点云数据
• 1.扫描的基本步骤。 • 在项目实施过程中，野外获取点云数据是重要的组成部分，
获取完整符合精度要求的点云数据是后续建模与应用的基 础。扫描开始前要做好相关准备工作，主要包括仪器、人 员组织、交通、后勤保障、测量控制点布设等。
野外获取点云数据
• 一个侧站上扫描的基本步骤为： • a.仪器安置。对于集成度较高的扫描仪，仪器安置主要工作包括电源
（锂电池或者交流电源）、对中（在需要条件下）、整平，这些操作 需要的时间非常短。对于扫描控制与数据存储采用笔记本电脑的分体 式扫描仪，需要将各个部件连接完整，就需要一定的时间内，一般是 半小时以内。 • b.仪器参数设置。在确认仪器安置无误后，可以打开仪器电源开关， 一般开机可能需要几分钟时间。当开机完成后，可以进行扫描参数设 置，主要包括工程文件名，文件存储位置，扫描范围，分辨率，标靶 类型等。其中与精度相关参数设置要与项目设计相符。
➢ 制定扫描方案的主要过程：
• 1）明确项目任务要求。当扫描项目确定后，承包方技术负责人必须向项目发 包方全方位细致的了解项目的具体任务要求，这是制定项目技术设计的主要 依据。
矿山测绘中三维激光扫描技术的应用
矿山测绘中三维激光扫描技术的应用矿山测绘是矿山生产和地质勘探的重要手段之一，它对于探测矿藏、设计开采方案和保障人员安全具有重要意义。
近年来，随着科学技术的发展，矿山测绘中三维激光扫描技术逐渐得到应用，成为现代矿山测绘的重要工具之一。
本文将重点介绍三维激光扫描技术在矿山测绘中的应用。
三维激光扫描技术是一种利用激光探测器对目标物体进行非接触式测量的技术。
该技术利用激光束在空间中进行扫描，测量目标物体表面的位置坐标和形状信息，并将其转换为数字化的三维模型。
激光束的反射和散射特性能有效探测出目标物体表面的细微细节，得到高精度的三维模型，从而实现对于目标物体的快速准确测量。
1. 地质构造的识别和分析在矿山测绘中，地质构造是矿山工程设计和开采方案决策的重要依据。
三维激光扫描技术能够快速准确获取矿区的地形和地貌信息，识别出地质构造发育的区域和位置，并对构造类型、分布特征等进行分析，为矿区地质勘探和开采提供数据支持。
2. 矿井巷道的测量和设计矿井巷道是矿山开采的主体部分，矿井巷道的布局和设计直接影响矿山开采的效果和安全生产。
传统的矿井巷道测量方法需要人工进行大量的工作，效率低且误差较大。
三维激光扫描技术通过对矿井巷道进行快速准确的测量，能够获取矿井巷道的几何形态、尺寸和位置信息，为矿山开采设计提供数据支持。
3. 矿山安全监测和风险评估矿山安全生产是极为重要的，三维激光扫描技术可以利用激光扫描仪对矿山进行点云数据采集，并通过三维数据分析，能够发现地质构造和地表变形等安全隐患，对于矿山安全监测和风险评估具有重要的作用。
4. 矿山环境管理矿山环境管理是矿山可持续发展的重要内容之一，矿山周边环境的污染和破坏会直接影响矿山的生产和形象。
利用三维激光扫描技术可获取矿区的全貌信息，包括矿山周围的环境特征、植被覆盖程度、建筑物和设施布局等，为矿山环境管理提供数据支持。
三、总结三维激光扫描技术是一种高效、快速和精准的矿山测绘技术，其应用范围广泛，能够为矿山勘探、开采、设计、安全监测和环境管理等方面提供大量数据支持。
三维激光扫描仪在国土测绘工作中的应用
三维激光扫描仪在国土测绘工作中的应用摘要：三维激光扫描仪又称高精度测量技术,是一种高速激光扫描技术在大面积的目标表面上快速获取高分辨率云数据,三维激光扫描技术具有速度快、动态主动、高密度高精度、数字化特点。
三维激光扫描仪的工作过程主要分为外部数据采集和内部数据处理两部分,使用三维激光扫描仪主要是为了获取国土地形,单位时间内土壤变化和坡面安全监测。
关键词：三维激光扫描仪；国土测绘工作；应用；前言：三维激光扫描技术在国土资源测绘中可以应用于地形测绘、地质灾害监测、山区测绘等方面。
可渗透到复杂的现场环境中实现各种大规模自动化、全集成的非标物理三维数据，在工作过程中对三维激光扫描技术有一定的了解。
一、三维激光扫描仪的应用现状以三维激光扫描仪的诞生，代表的三维激光扫描技术继GPS技术之后大地测量和制图领域的又一次技术革命。
该技术是自动高精度立体扫描技术的改进,三维激光扫描仪克服了传统测量方法的局限性,利用非接触式主动测量直接获取高精度的三维数据,可以全天候扫描任何物体并迅速将现实信息，转化为可处理的数据。
该技术具有扫描速度快实时性强,工作时间短,易于使用输出格式可以直接与CAD,三维动画等工具和软件界面相关联。
目前,在工程环境测试和城市建设等领域有成功的应用实例,如三维剖面测绘大规模地形图制作,灾害评估城市三维模型创建复杂建筑的建造，大型建筑物的变形监测。
随着三维激光扫描测量、三维建模和计算机硬件环境的不断发展,其应用领域越来越广泛,如制造文物保护、逆向工程制作等,逐步从科学研究到人们日常生活的领域。
二、三维激光扫描仪原理三维激光扫描仪由高速精确的激光测距仪组成,该激光测距仪具有一组反射棱镜可以引导激光，并以均匀的角速度进行扫描。
工作方式是激光测距仪主动发射激光并接收从自然物体表面反射的信号,以便可以测量站点与每个扫描点之间的距离,结合水平和垂直扫描方向获得每个扫描点站点的相对空间坐标,根据扫描平台的不同各种三维激光扫描仪可分为地面激光扫描系统,机载激光扫描系统,采用地面三维激光扫描仪其工作原理是三维激光扫描仪发射激光脉冲信号,在物体表面漫反射后以几乎相同的路径反射回接收器可以计算，当日基准点与扫描仪之间的距离控制编码器，每个激光脉冲进行横向扫描和纵向扫描以进行同步观测角度测量。
浅析三维激光扫描系统在测绘中的应用
浅析三维激光扫描系统在测绘中的应用摘要：三维激光扫描系统可深入到所有复杂的现场环境和空间中，透过三维激光扫描可以将各种大型的、不规则、复杂的、非标准或标准等实景或实体的三维数据完整地采集到电脑上，快速地重构目标的三维实体模型，在采集的三维激光点云数据也能把目标的完整数据应用在各种后处理工作对称应用的工具。
关键词：三维激光扫描系统；测绘；应用1三维激光扫描技术的应用现状1.1三维激光扫描技术原理三维激光影像扫描技术又称“实景复制技术”，全部所采集的三维建模数据和三维点云数据都能够通过标准接口的格式转换更为方便地为各种工程软件来直接使用。
1.2设备分类及性能三维激光扫描设备可分为机载类和地面类。
地面扫描设备根据扫描的方式不同可以分为车载、地面和船载。
地面扫描设备按其功能可以分为ILRIS—3DVP、ILRIS—3DER、ILRIS—36D和ILRIS—3DMC四种型号。
ILRIS—3DVP是最基本的扫描设备，使用范围比较广；ILRIS—3DER距离增强型,能够远距离进行工作；ILRIS—36D的扫描空间比较广，面积达，可以旋转扫描；ILRIS—3DMC适合于车载和船载进行移动扫描。
1.3系统组成三维激光扫描设备由软件和硬件组成，硬件为三维激光扫描仪，软件包括点云影像后处理系统。
1.4三维激光扫描技术应用现状应用范围非常广泛，主要有建筑物、地形以及其他对象进行的高精度测量。
此外，地面三维激光影像扫描仪也可以应用在复杂工业设备的建模与测量、房产图测量与房屋建模、灾害三维实时监测、工程建筑物变形监测、矿山及隧道测量、事故灾害评估和大型水利工程安全监测与研究等方面。
2 实例分析——脉冲式三维激光扫描技术在地形测绘中的应用2.1脉冲式三维激光扫描仪的测量原理如下：距离测定脉冲式三维激光扫描仪的测距方式和常用的免棱镜全站仪的激光模式很类似，都是由激光发生器发射出CLASSⅠ级激光脉冲，投射到被测量物体上后，由接收器接受到反射光，参考高精度时钟记录下激光脉冲往返时间差.测距仪与被测物之间的距离即为光速和时间差乘积的一半。
三维激光点云在建筑物立面测绘与制图中的应用研究
三维激光点云在建筑物立面测绘与制图中的应用研究目录1. 内容概述 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究意义 (5)1.3 研究目标和内容 (6)2. 三维激光点云技术概述 (7)2.1 激光点云技术原理 (8)2.2 激光点云数据采集设备 (9)2.3 激光点云数据处理方法 (11)3. 建筑物立面测绘 (12)3.1 建筑物立面特征分析 (14)3.2 测绘技术要求 (15)3.3 测绘流程和方法 (17)4. 三维激光点云在建筑物立面测绘中的应用 (18)4.1 三维点云数据的获取 (20)4.2 点云数据的预处理 (21)4.3 点云特征提取与建筑物模型重建 (22)4.4 点云数据与实测数据的匹配 (23)4.5 点云数据用于立面测绘的效果评估 (24)5. 建筑物立面制图 (25)5.1 立面制图技术标准 (27)5.2 点云数据转换为平面图 (28)5.3 点云数据在制图中的应用实例 (29)5.4 制图结果的准确性验证 (30)6. 研究案例分析 (32)6.1 案例背景 (33)6.2 案例数据采集与处理 (34)6.3 案例测绘与制图过程 (35)6.4 案例效果与分析 (36)7. 结论与展望 (37)7.1 研究主要成果 (39)7.2 存在问题与不足 (40)7.3 未来研究方向 (41)1. 内容概述随着现代建筑行业的迅猛发展和城镇化进程加速，建筑物复杂性不断提升，传统的测绘方法已经难以满足高精度、高效性要求。
三维激光扫描技术作为一种前沿性的测绘手段，逐渐成为建筑业界中的重要工具。
三维激光点云指的是通过激光扫描技术捕捉空间中无数点坐标而形成的数据集合，每个点包含位置信息和反射强度等信息，能够精确呈现物体表面轮廓和纹理。
与传统测绘技术不同，三维激光技术适用于快速且远处地点的测绘，不受天气影响，能够准确捕捉复杂的建筑细节。
高精度测绘：通过密集的激光扫描点云，可以生成几近毫米级别的精确三维模型。
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三维激光扫描仪在测绘技术中的应用案例
导言
随着科技的不断发展，三维激光扫描仪在测绘技术中的应用越来越广泛。
三维
激光扫描仪通过发射激光束对目标进行扫描，从而获取其三维坐标信息。
本文将以不同领域的实际案例来探讨三维激光扫描仪在测绘技术中的应用。
建筑测绘
首先，让我们来看看三维激光扫描仪在建筑测绘方面的应用。
传统的测绘技术
需要人工进行测量，耗时且容易受限于环境条件。
然而，三维激光扫描仪的出现极大地改善了这一状况。
它能够快速、准确地测量建筑物的各种参数，例如建筑物的高度、长度和宽度等。
更重要的是，三维激光扫描仪能够捕捉到建筑物的内部结构，如楼梯、走廊等。
这样一来，建筑师就可以更好地规划和设计建筑物，提高工作效率。
土壤测绘
除了建筑测绘，三维激光扫描仪在土壤测绘方面也起到了重要的作用。
在过去，农民和农场主往往无法准确测量土地的起伏和高度信息，这给他们的农业生产带来了很大的困扰。
然而，有了三维激光扫描仪，这个问题得以迎刃而解。
三维激光扫描仪可以收集到土地的高度数据，并生成高度图。
这使得农民可以更好地了解土地的地形，并根据需要进行土地改造和农作物种植。
地质测绘
地质测绘是另一个重要的应用领域。
地质勘探工程需要对地下情况进行准确的
测量和分析。
过去，地质勘探往往需要一个庞大的团队和大量的测量设备。
然而，有了三维激光扫描仪，这一情况发生了变化。
三维激光扫描仪能够通过地表测量获
取地下的相关信息，如沉积物的分布、岩层的厚度等。
这为地质勘探带来了巨大的便利，减少了勘探时间和人力成本，并提高了勘探精度。
文物保护与修复
三维激光扫描仪在文物保护与修复方面也发挥着重要作用。
许多文物因受到长期的环境侵蚀和人为破坏而遭受损失。
传统的文物保护与修复往往需要依赖于大量的人力和物力，并且容易损坏文物原貌。
而有了三维激光扫描仪，文物保护和修复工作变得更加精确和高效。
三维激光扫描仪可以对文物进行三维扫描，从而获取其尺寸和形状信息。
基于这些数据，文物专家可以进行数字化建模和仿真分析，精确还原文物的原貌，制定相应的保护和修复方案。
总结
综上所述，三维激光扫描仪在测绘技术中的应用案例是多样且广泛的。
它可以应用于建筑测绘、土壤测绘、地质测绘和文物保护与修复等领域。
三维激光扫描仪的出现极大地提高了测绘工作的效率和精度，减少了人力成本，同时也为相关行业带来了更多的机遇和挑战。
未来，随着技术的不断进步，三维激光扫描仪的应用前景必将更加广阔。