三维激光扫描技术

1三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。2(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。内置数码摄相机的使用,增强了彩色信息的采集,使扫描获取的目标信息更加全面。GPS定位系统的应用,使得三维激光扫描技术的应用范围更加广泛,与工程的结合更加紧密,近一步提高了测量数据的准确性。3技术路线数据获取用三维激光扫描仪以每秒约1百万个点的扫描速度，对被扫物体进行快速高效的扫描，迅速得到被扫物体的各点三维坐标，得到反映被扫物体空间位置信息的点云数据。3数据处理将点云数据导入计算机中，通过专业大数据处理软件及快速加载等技术的处理下，将海量数据瞬间加载，对点云数据进行加工处理，就可得到被扫物体立体的三维模型。数据整理及成果展示将所有数据整合，并利用三维模型选择不同可视化效果，如平面三维展示、VR虚拟现实三维展示等，得到最真实最立体的三维效果。4工作模式机载式：即将三维激光扫描仪搭载在飞机上，对大面积区域进行整体扫描，一般用于生成精确的数字高程模型（DEM）、DSM（数字表面模型），同时获取物体DOM（数字正射影像）信息，通过对激光点云数据的处理，可得到真实的三维场景图。车载式：即将三维激光扫描仪搭载在车辆上进行扫描的作业方式，一般针对道路或道路周边物体进行扫描，运用于公路测量、公路建模、实景地图编制等场景。背包式：即将三维激光扫描仪挂置于专业便携式背包上，由人员移动控制扫描范围，一般用于车辆无法到达的场景，如楼道、庭院、地下管廊等。搬站式：即在地面某一点，将三维激光扫描仪固定架设在该点，对该点周围目标物体进行扫描，一般用于无需移动扫描的场景，如室内扫描等。45．行业应用简述（1）灾害应急支援监测灾害发生时可快速获取地形、地貌数据，供专业人员进行实时分析，为救灾及灾后重建提供基础数据。其中激光扫描不受光线影响，机载形式不受道路影响，可以及时高效的完成作业。（2）交通路网管理快速获取路面及其附属物的高精度三维信息，可用于公路高精度几何数据测量，道路和道路附属设施管理与规划，路面维护与状态评估。可进一步进行高精度路网建设，用于无人驾驶。（3）林业资源调查与规划可快速采集林区地理空间信息，利用多回波技术，通过专业处理获取树木直径、高度、树冠形态及林区地形信息，估算林区主要树种和树木蓄积量，以进行林业规划。（4）电力行业应用快速、非接触式进行电力巡检，获得线路及其地表附着物的三维信息，安全高效。还可用于输电线路立体排位设计、平断面测量、数字化移交等。（5）测绘地理信息提供数据采集、处理、应用服务，可满足1：500比例测图需求。多回波技术可排除植被干扰获取地表信息，在地形测绘方面具有巨大优势。（6）水利工程5用于大范围水利所属流域范围的测绘时，快速获取流域地形、植被、房屋，通过点云得到高精度DEM，结合影像完成流域情况的调研，基于基础数据可进一步优化选址、施工管控、滑坡分析、流向分析等研究。在交通不变的区域也可使用机载、船载等方式作业。5案例成果举例5.1某小区楼房三维建模成果建筑点云图建模成果图65.2油罐三维建模成果油罐实物图油罐建模成果图75.3其它三维建模成果展示安徽古镇三维建模成果某别墅三维建模成果8文物三维建模成果古墓三维建模成果9古墓场景三维建模成果