1、三維激光掃描丈量技術及其在測繪領域的應用三維信息獲取技術,也稱為三維數字化技術。它研究怎樣獲取物體表面空間坐標,獲取物體三維數字化模型的方法。這一技術寬泛應用于公民經濟和社會生活的很多領域,如在自動化測控系統中,能夠測細小、巨大、不規則等慣例方法難以丈量物體。跟著信息技術研究的深入及數字地球、數字城市、虛構現實等觀點的出現，人們對空間三維信息的需求更為急迫。鑒于測距測角的傳統工程丈量方法，在理論、設施和應用等諸多方面都已相當作熟，新式的全站儀能夠達成工業目標的高精度丈量，GPS能夠全天候、一天24小時精準定位全世界任何地點的三維坐標，但它們多用于稀少目標點的高精度丈量。跟著傳感器、電子、光學、

2、計算機等技術的發展，鑒于計算機視覺理論獲取物體表面三維信息的拍照丈量與遙感技術成為主流，但它在由三維世界變換為二維影像的過程中，不行防止地會喪失部分幾何信息，所以從二維影像出發理解三維客觀世界，存在自己的限制性。所以，上述獲取空間三維信息的手段難以知足應用的需求，怎樣迅速、有效地將現實世界的三維信息數字化并輸入計算機成為解決這一問題的瓶頸。三維激光丈量技術的出現和發展為空間三維信息的獲取供給了嶄新的技術手段，為信息數字化發展供給了必需的生計條件。20世紀90年月，跟著三維激光掃描丈量裝置在精度、速度、易操作性、輕巧、抗擾亂能力等性能方面的提高及價錢的逐漸降落，它在測繪領域成為研究的熱門，應用領

3、域不停擴展，逐漸成為迅速獲取空間實體三維模型的主要方式之一。使用國產地面激光掃描儀掃描的輸電線三維模型三維激光掃描丈量技術的特色三維激光掃描丈量技術戰勝了傳統丈量技術的限制性，采納非接觸主動丈量方式直接獲取高精度三維數據，能夠對隨意物體進行掃描，且沒有白日和黑夜的限制，迅速將現實世界的信息變換成能夠辦理的數據。它擁有掃描速度快、及時性強、精度高、主動性強、全數字特色等特色，能夠極大地降低成本，節儉時間，并且使用方便，其輸出格式可直接與CAD、三維動畫等工具軟件接口。目前，生產三維激光掃描儀的企業有好多，它們各自的產品在測距精度、測距范圍、數據采樣率、最小點間距、模型化點定位精度、激光點大小、掃

4、描視場、激光等級、激光波長等指標會有所不一樣，可依據不一樣的狀況如成本、模型的精度要求等因素進行綜合考慮以后，采納不一樣的三維激光掃描儀產品。機載激光雷達生成的三維地表模型三維激光掃描技術發展激光雷達（LightDetectionandRanging，簡稱LIDAR）是利用激光測距原理確立目標空間地點的新式丈量儀器，經過逐點測定激光器發射信號與目標反射信號的相位（時間）差來獲取激光器到目標的直線距離，再依據發射激光信號的方向和激光器的空間地點來獲取目標點的空間地點。經過激光器對物體表面的密集掃描，可獲取物體的三維表面模型。三維激光掃描測繪技術的丈量內容是高精度丈量目標的整體三維構造及空間三維特

5、征，并為全部鑒于三維模型的技術應用而服務；傳統三維丈量技術的丈量內容是高精度丈量目標的某一個或多個失散定位點的三維坐標數據及該點三維特征。前者能夠重修目標模型及剖析構造特征，并且進行全面的后辦理測繪及測繪目標構造的復雜幾何內容。如：幾何尺寸、長度、距離、體積、面積、重心、構造形變，構造位移及變化關系、復制、剖析各樣構造特征等；爾后者僅能丈量定位點數據并且測繪不一樣定位點間的簡單幾何尺寸，如：長度、距離、點位形變、點位移等。依據空間地點分類，三維激光掃描設施可分為:機載類和地面類。1機載掃描激光雷達機載激光雷達簡稱LIDAR是指在飛機上搭載激光雷達、數字相機和定位定姿裝置，以獲取擁有影像真切感的

6、高精度數字表面模型（DSM）和數字高程模型（DEM）的新式測繪裝備。LIDAR系統經過掃描裝置，沿航線收集地面點三維數據，經過特定方程解算辦理成適合的影像值，生成LIDAR數據影像和地面高程模型DEM。系統可自動調理航帶寬度，使其與航攝寬度精準般配。在不一樣的實地條件下，平面精度能夠達到0.15至1米，高程精度可達到10厘米，間隔可達到2-12米。LIDAR是為綜合航拍照像和空中數據定位而設計的，其獨到性在于能迅速為數字制圖和GIS應用供給精準的地面模型數據。因為激光脈沖不易受暗影和太陽角度影響，進而大大提高了數據收集的質量。其高程數據精度不受航高限制，比慣例拍照丈量更具優勝性。LIDAR應用

7、多光束返回收集高程，數據密度可達到慣例拍照丈量的三倍，可供給理想的數字高程模型DEM，大大提高了正射影像糾正精度。LIDAR數據經過辦理，能夠直接與其余種類因素或影像數據歸并，生產內容更為豐富的各種專題地圖。機載激光雷達系統與數字航攝儀、機載GPS及慣性導航系統(INS)相聯合，使用大容量高速計算機，經過專用軟件辦理，可在空中達成地面高程模型DEM及數字正射影像圖DOM的大規模生產，將大大提高航測成圖的作業生產效率，減少生產環節，縮短生產周期，提高成圖精度，供給更為豐富的地理信息。2地面激光掃描雷達（激光掃描儀）地面激光掃描雷達也稱激光掃描儀，地面激光掃描雷達依據平臺分為地面、車載、船載和手持

8、等種類。地面激光雷達(Ground一BasedLightDetectionandRanging,Ground-BasedLIDAR)小型便利、精準高效、安全穩固、可操作性強，能在幾分鐘內對所感興趣的地區成立詳細正確的三維立體影像，能供給正確的定量剖析，可寬泛應用于各有關領域，如迅速成立局部城市三維模型、古建筑丈量與文物保護、逆向工程應用、復雜建筑物施工、地質研究、建筑物形變監測等領域。地面三維激光掃描是在地面利用激光掃描裝置自動、系統、迅速(準及時)獲取對象表面的三維坐標的丈量技術。它是一種高精度的丈量手段,中、長距離的地面激光掃描儀的單點定位精度在2毫米至25毫米之間。激光掃描與傳統的單點丈

9、量(如全站儀、GPS丈量)不一樣,能夠獲取被掃對象表面不計其數個點的三維坐標，并且能夠獲取對象表面的深度影像信息。目前有瑞士Leica，美國的Tremble等企業有商用產品，每臺在150萬元左右，作用距離大多在100米之內。國內已經有很成功的地面激光掃描儀，目前最大測距為200米，成本是入口的一半，換裝大功率激光器后能夠增大丈量距離，依據需要能夠達到1000米以上。三維激光掃描技術的數據辦理利用三維激光掃描儀獲取的點云數據建立實體三維幾何模型時，不一樣的應用對象、不一樣點云數據的特征，三維激光掃描數據辦理的過程和方法也不盡同樣。歸納地講，整個數據辦理過程包含數據收集、數據預辦理、幾何模型重修和

10、模型可視化。數據收集是模型重修的前提，數據預辦理為模型重修供給靠譜優選的點云數據，降低模型重修的復雜度，提高模型重構的精準度和速度。數據預辦理階段波及的內容有點云數據的濾波、點云數據的光滑、點云數據的減少、點云數據的切割、不一樣站點掃描數據的配準及交融等；模型重修階段波及的內容有三維模型的重修、模型重修后的光滑、殘破數據的辦理、模型簡化和紋理映照等。實質應用中，應依據三維激光掃描數據的特色及建模需求，采納相應的數據辦理策略和方法。三維激光掃描技術的應用商討跟著三維激光掃描丈量技術、三維建模的研究以及計算機硬件環境的不停發展，其應用領域日趨寬泛，如制造業、文物保護、逆向工程、電腦游戲業、電影特技

11、等，逐漸從科學研究發展到進入了人們平時生活的領域。三維激光掃描技術的介入促使了應用領域的發展，同時應用領域的大批需求成為其研究的動力，三維激光掃描丈量技術在測繪領域有寬泛的應用。激光掃描技術與慣性導航系統INS）、全世界定位系統（GPS）、電荷耦合(CCD)等技術相聯合，在大范圍數字高程模型的高精度及時獲取、城市三維模型重修、局部地區的地理信息獲取等方面表現出強盛的優勢，成為拍照丈量與遙感技術的一個重要增補。同時在工程、環境檢測和城市建設等方面均有成功的應用實例，如斷面三維測繪、繪制大比率尺地形圖、災禍評估、成立3D城市模型、復雜建筑物施工、大型建筑的變形監測等。下邊簡要介紹一下主要應用：立體

12、模型的成立：此項功能是三維激光掃描技術的強處，主要用于物體立體模型的成立(房子、橋梁、城堡、廠區設施等)、考古與文物保護、工業設施計測、三維數字地面模型成立、三維城市遨游成立，知足將來3D數據收集等方面。借助機載和船載激光掃描設施能夠達成水地和地面地形丈量。滑坡監測和確立滑坡地區：經過比較兩次或多次掃描數據，進而進行剖析和確立滑坡地區和對滑坡地區檢測，達到減災防災和對災禍造成范圍確實定。逆向工程中的應用，是針對一現有工件樣品或模型，利用手持三維激光掃描儀正確迅速地將輪廓坐標測得，并加以建構曲面，編寫、改正后傳輸到CAD模型系統，再由工路徑送至加工機，制作所需模具或送到迅速成型機將樣品模型制作出

13、來。舉世矚目的北京二00八年奧運會主會場國家體育場“鳥巢”工程，經歷兩年多的建設后，今日成功實行了鋼構造施工的最后一個環節整體卸載。卸載后，搭建“鳥巢”的“樹枝”鋼構造，由被外力支撐的狀態變為完整靠自己支撐，意味著“鳥巢”真切從設計圖紙變為自主聳立在大地上的巨型建筑，擁有里程碑式的意義。以下列圖：結束語三維激光掃描技術是迅速獲取三維空間信息的重要手段之一，特別關于測繪領域來說，陪伴三維激光技術的不停完美與發展，以及三維控制信息需求的增添，三維空間技術將和現代經典丈量技術互相交融，作為一種新的空間數據收集手段，三維激光掃描技術將擁有廣闊的發展空間，成為一種廣泛在測繪領域應用的新技術手段。城市三維

14、遙感信息能夠寬泛應用于城市的規劃設計、城市空氣污染控制和環境保護、通信網絡的布設、城市光照研究、城市化進度的監測以及城市的現代化管理,城市建筑物的三維信息也是虛構城市的重點信息之一。目前因為經濟和社會的發展步伐顯然加速,使得城市的動向變化速度也大大加速,很多應用中都迫切要求高效供給城市三維信息。像上海浦東的陸家嘴金融貿易區是“一月一個樣一年大變樣”;數“字城市”的發展更要求能高效地獲取城市信息,采納一般的方法和手段如地面人工丈量、航空拍照丈量需要投入大批的人力、物力,且速度慢,成效也不理想,與城市發展速度不般配。所以,用傳統的手段很難知足應用要求。機載三維儀能夠準及時地獲取地面的三維地點和光譜

15、信息,以保證從信息獲取到供給三維建筑物信息在很短時間內達成。出師表兩漢：諸葛亮先帝創業未半而中道崩殂，今日下三分，益州疲弊，此誠緊急生死之秋也。然侍衛之臣不懈于內，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報之于陛下也。誠宜開張圣聽，以光先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜自輕自賤，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。如有作奸不法及為忠善者，宜付有司論其刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使內外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費祎、董允等，此皆良實，志慮忠純，是以先帝簡拔以遺陛下：愚認為宮中之事，事無大小，悉以咨之，而后實行，必能裨補闕漏，有所廣益。將軍向寵，性行淑均，曉暢軍事，試用于往日，先帝稱之曰“能”，是以眾議舉寵為督：愚認為營中之事，悉以咨之，必能使行陣友善，好壞得所。親賢臣，遠小人，此先漢所以興旺也；親小人，遠賢臣，今后漢所以傾頹也。先帝在時，每與臣論此事，何嘗不惋惜怨恨于桓、靈也。侍中、尚書、長史、從軍，此悉貞良死節之臣，愿陛下親之、信之，則漢室之隆，可計日而待也。臣本布衣，躬耕于南陽，茍全性命于亂世，不求聞達于諸侯。先帝不以臣鄙俗，猥自枉屈，三顧臣于草廬之中，咨臣以當世之事，由是感謝，遂許先帝以驅馳。后值顛覆，受任于敗軍之際，授