1、三維激光掃描儀采集制作地面實景三維模型可行性分析1、三維激光掃描儀簡介三維激光掃描儀是一種通過發射激光來掃描獲取被測物體表面三維坐標和 反射光強度的儀器，是一種無接觸式主動測量系統。由于激光掃描儀獲取實際場景數據方法的方便，簡單和數據精度高等優點， 所以近年來對采用激光掃描儀獲取地面目標地物三維數據并進行處理引起了人 們注意。另外，采集的三維數據在數字文物，城市規劃，地形測量等方面有廣闊 的應用前景，一般情況下，三維激光掃描分為定點三維激光掃描儀、車載三維激光掃描儀 和機載三維激光掃描儀。機載三維激光掃描儀系統都單獨使用脈沖飛行時間原理 進行測距，2、三維激光掃描儀應用于城市三維建模技術分析機

2、載激光雷達測量技術原理簡介機載Lidar系統的組成包括：(1)激光掃描儀，是一種主動遙感，用于測定傳感器到地面的距離。(2)高精度慣性導航儀(IMU),用于記錄設備在工作過程中的姿態參數。(3) GPS包括機載GPS和地面基站GPS用于差分技術的全球定位系統， 得到GPS接受裝置處的坐標信息。(4)高分辨率的數碼相機，拍攝高分辨率數碼影像，用于制作正射影像； 為提供建筑物側面紋理信息，還可以同時另配置兩個數碼相機進行 傾斜攝影。通過這四種技術的集成，可以快速地完成地面三維空間 地理信息的采集，通過數據預處理，便可得到具有坐標信息的激光 點云數據和影像數據。數據預處理結合IMU記錄的姿態參數、機

3、載 GPS數據、地面基站GPS觀測數據、 GPS偏心分量、掃描儀和數碼相機各自的偏心分量，進行GPS/IMU聯合解算，可以得到掃描儀及相機曝光瞬間的 WGS84坐標下的軌跡文件，進而快速確定激 光點云的空間位置及影像的外方位元素。若需轉換坐標系統，則通過一定的方法 進行平面與高程的坐標轉換。使用商業處理軟件，可以快速將地面數據與非地面數據分離，得到純地表數據，生成DEM;初始的影像外方位元素一般達不到精度要求，利用純地表數據 對影像外方位元素通過尋找同名像點的方式進行校正，可以快速生成DOM。DEM和DOM疊加在一起的三維地形模型，能夠清晰地表達地形的高程信息及紋理信 息，從而反映真實三維地形

4、信息。利用激光點云數據和DOM進行三維建筑模型 建模，建立的三維建筑模型精度較高，特別是對一些比較復雜的建筑更為有效， 能夠快速還原城市建筑原貌。車載激光三維掃描儀車載激光掃描系統的組成和機載的類似，可以精確、快速獲取城市建筑物、 道路交通設施、隧道等地物的表面信息，非常適用于城市物體三維空間信息的快 速精確獲取和在此基礎上的三維重建，然而點云不是GIS數據，也不是三維模型， 要將大量離散的點處理為可使用的三維模型還需要一系列復雜的過程。現階段針對車載激光點云三維重建的方法還主要依賴于人工交互或半自動化處理而且沒有針對整個城市地物的三維重建方法。車載三維激光掃描儀掃描數據在電腦上的實時顯示車載

5、和機載對比：機載的三維重建更多的是對地形和建筑物的重建， 其思想 是需要先對數據進行分類，對地形和建筑物不同的重建，地形是直接構建平面狄 洛尼角網，建筑物獲得頂面信息后直接向下延伸到地面。和機載激光雷達相比， 車載激光雷達具有點云密度高、采集方式靈活、能同時獲得側面近景影像的特點， 但由于點云中離散點數量巨大，直接提取建筑物幾何特征較困難，更重要的是車 載平臺只能獲取建筑物臨街立面信息。這些問題限制了車載激光雷達在城市信息 獲取領域的應用。3、三維激光掃描儀應用于城市三維建模存在的問題(1)三維激光掃描儀售價太高，定點三維激光掃描儀在100萬元以上，車載 的在400萬以上，機載的大概在1000

6、萬以上，且機載三維激光掃描儀需要大 飛機承載，需要向有關部門申請空域，程序繁瑣，難以滿足普通化需求；(2)儀器自身和精度的檢校存在困難，目前檢校方法單一，基準值求取復雜， 精度評定不好；(3)點云數據處理軟件沒有統一化，各個廠家都有自帶軟件，互不兼容；(4)現階段后處理軟件還不成熟，對點云數據的三維重建主要依賴于人工交 互或半自動化處理，費時費力。(5)應用三維激光掃描儀進行三維建模會產生巨大的數據量，現有三維平臺對大量數據的承載還存在一定的欠缺。常用三維建模方法比較(1)根據數碼影像人工建模：參考拍攝的數碼影像，對建筑物的長、寬、高進 行估計，建立城市三維模型。這種方法建立的模型可能比較美觀

7、，但精度差，無 法滿足空間分析和量測。(2)采用規劃設計圖紙或大比例尺地形圖結合數碼影像：收集城市建筑物的規 劃設計圖紙，根據圖上標注的尺寸、高度信息進行三維建模，建筑側面紋理通過 人工現場拍攝的數碼影像進行貼圖。 這種方法模型精度可以得到保證，但模型制 作和外業拍照工作量大，需要大量的人員投入。(3)全數字攝影測量系統：利用航片或衛星圖片獲取建筑物的輪廓及頂部紋理， 通過全數字攝影測量系統獲取建筑物高度。這種方法基本能準確重構建筑物的三 維輪廓，但精細度稍差。推薦方案結合XXX的需求，以及現狀技術的發展情況，我們推薦貴單位建立所需區域 的道路等三維場景模型時，采用以車載激光掃描采集測區的道路精確三維空間信 息，以地面定點激光掃描作補洞和補縫，對道路兩側較遠的區域采用無人機低空 飛行獲取帶狀高分影像和建立立體像對模型，生產高精度DEMF口采集地物空間三 維信息，從而建立測區的高精度三維城市模型。總體流程圖如下：本方案的特點：1、道路等重點模型的精度高，可滿足道路的三維設計要求。2、建模內容完整，測區數據采集齊備，可在項目過程中形成DEM DOM DLG 及三維城市景觀模型成果，為道路的設計及運營管理提供基礎。3、項目實施的效率適宜，可根據需要在合理的時間完成項目實施。4、平臺為自主開發平臺，可根據需要設計管理和應用模塊，并能通過專用 網絡進行可視化交互會審及設計。5、