三维激光扫描与多传感器集成移动测绘技术与应用-钟若飞

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三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用

0 引言隧道变形监测作为地铁隧道安全工作中的重要环节，对于监测数据的及时、高效和准确有了越来越高的要求。

三维激光扫描技术是一种以激光测距方式快速获取大量测点三维坐标的测量技术，能够克服传统测量技术的局限性，获取更加全面的隧道变形信息[1]，并可在隧道照明条件下正常工作。

该技术数据采集效率高，完成每个测站的数据采集仅用时约5 min，较好地满足了运营地铁隧道一般只能在夜间较短时间内作业的要求。

多站点云数据拼接方法作为点云数据预处理步骤之一，对后续点云数据的分析和解释起到重要作用。

该方法主要分为手动匹配和软件匹配2种：手动匹配基于特征点混合拼接法，而自动匹配基于贴附标靶。

目前，应用较广泛的是Iterative Close Point（ICP）算法，是基于点信息的点云拼接算法之一，该算法由Besl等[2]和Chen [3]提出，通过最小二乘算法的最优匹配方法，对点云数据进行多次重复配准，确定数据中对应关系点集并计算最优刚体转换和平移参数，迭代计算直至满足某个设定的误差收敛，经国内外许多学者的研究和改进，已成为3D点云匹配中的最经典的算法之一。

在已有理论基础上，通过对深圳市轨道交通2号线某隧道自动化监测红色报警区域进行三维激光扫描，得到该区域的6站点云数据，经ICP算法配准，得到6个测站的整体拼接数据，根据拼接后的数据计算各环片椭圆度变形值，与自动化监测数据对比，达到复核及补充监测的效果。

1 项目概况以深圳市轨道交通2号线长约130 m的隧道监测区域为研究对象，该区域位于市中心繁忙主干道下方，地上高层建筑物林立，易发生隧道变形。

经隧道收敛监测发现，部分区间的道床沉降、水平位移、横向收敛变化量均较大；隧道现状调查发现，区间段部分隧道管片环纵第一作者：孙泽会（1991—），男，工程师。

E-mail ：***************三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用孙泽会1，曾奇1，刘德厚2，陈鸿1，余海忠1（1. 深圳市市政设计研究院有限公司，广东深圳 518029；2. Woodside Priory School，Portola Valley CA USA 94028）摘要：随着测量技术的快速发展，三维激光扫描技术在地铁隧道收敛变形监测中的应用日益广泛。

热情创新合作——科研三要素

56 科学中国人 2014年11月·综合【创新之路】Way of Innovation做任何事似乎都离不开热情。

正如泰戈尔所说：热情，是鼓满船帆的风，风有时会把船帆吹断；但没有风，帆船就不能航行。

创新和合作则应是掌舵人的必备条件。

三者皆备，则扬帆远航，缺一不可。

而这三要素始终贯穿于钟若飞的学术研究中。

所以，当我们满怀热情和敬意走进钟若飞的科研世界，会发现其在移动测绘行业中的成就是偶然也是必然的。

偶然性：学生到老师的一个专业转变钟若飞本科、硕士、博士先后毕业于在测绘与遥感领域享有较好声誉的武汉测绘科技大学、武汉大学与中国科学院遥感应用研究所，一直从事遥感与G I S的应用研究。

于2005年博士毕业后加入首都师范大学任教。

然而其任教过程并未十分理想。

首先，他并未延续在博士期间从事的定量遥感相关领域研究，而是根据热情创新合作——科研三要素——记首都师范大学资源环境与旅游学院钟若飞教授本刊记者徐芳芳实际情况在所在的三维信息获取与应用教育部重点实验室的安排下从事车载激光移动道路测量系统的研究。

因不曾深入研究，所以面对车载项目的钟若飞必须让自己具备更加深厚的移动测量相关的专业知识。

然而，各个学科本是相通的，所以对于干劲十足的钟若飞不是大问题。

其次，他在科研的同时还担任着教学工作，而教学工作本身对于一个刚开始进入教学环境的新老师是极其有挑战性的。

在这种双重压力下，正是对科研的探索精神，对工作生活的热情让钟若飞更加积极，迎难而上。

这种工作上的偶然性让钟若飞开始了一个国内新兴领域的研究，也改变了自己的人生轨迹。

必然性：热情充沛，思维创新，团队合作对科研充满热情，保持精力充沛，是钟若飞一直持有的。

当然，光有一腔热情不够，还得同时拥有以下两点：想法和团队。

一个好的想法要有创新性，同时，不善合作的人难有大成就，齐心协力则共享成功，拥有一个完美的科研团队更是必不可少。

钟若飞说，热情、创新、合作是他们这个团队所追求的，而幸好这些他和他的团队都具备了。

车载激光扫描技术在公路测量中的应用

车载激光扫描技术在公路测量中的应用摘要：传统的公路测量工程主要采用水准仪、全站仪或RTK等测量方法联测得到数据。

针对传统测量方法工作量大,效率低、干扰正常交通秩序等问题,采用车载激光扫描测量系统，可快速获得路面点坐标信息及道路两侧情况。

本文结合项目实际,阐述了车载激光扫描技术的基本原理和作业技术流程，通过在公路测量的应用,分析了数据采集和处理中的关键技术,并通过点云数据提取获得符合精度要求的目标点的坐标和高程。

关键词：车载；激光扫描技术；公路测量；一、车载激光扫描技术的工作原理及特点1.1工作原理车载激光扫描系统是将三维激光扫描仪、导航定位系统和惯导系统联合使用，实现对动态扫描快速定位的测量系统。

其工作原理是车辆在移动过程中,GPS测量记录扫描仪运行轨迹在世界坐标系中的实时位置;激光扫描仪则记录目标的大小、形态和距离;惯导系统则计算扫描仪的运行姿态;然后利用时间和空间上的检校信息,通过统一的地理参考和解析处理实现动态实时的获取目标点三维坐标信息的功能。

车载激光扫描系统主要由以下几部分组成:三维激光扫描仪、GNSS天线、高精度IMU、电子转台、里程计、线阵相机和笔记本电脑;三维激光扫描仪﹑相机和惯导系统固定在电子转台上,里程计安装在车辆的轮胎上。

1.1.1车载激光扫描系统实现技术同步车载多传感器同步技术是车载激光扫描技术的重中之重。

首先通过同步控制软件将各组件开始数据采集的时间相统一;然后采集数据时以流动站卫星定位接收机的时间为标准,GPS 向激光和惯导系统不断地发秒脉冲与此同时激光与惯导系统向卫星定位接收机的I\O口打标,这样就能将激光和惯导系统采集到的数据贴上世界协调时的标签,而激光发出的秒脉冲可以通过电子转台和线阵相机的控制及来实现时间上的同步。

1.1.2 GPS和 IMU相辅相成GPS可以提供非常准确的位置,有着较高的稳定性。

虽然利用GPS 差分定位技术可以得到厘米级的精度，但由于大型的构建筑物的遮挡或多路径效应,经常会遇到一直处于浮动状态、定位精度差的情况。

地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用

地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用【摘要】地面三维激光扫描技术是一种先进的工程测量方法，其原理和技术特点使其在工程测量领域具有广泛的应用前景。

数据采集与处理的过程中，地面三维激光扫描技术能够快速且精准地获取大量数据，并实现三维模型的生成。

应用案例显示，该技术在城市规划、建筑监测和文物保护等领域展示了强大的实用性和效果。

在精度与效率比较方面，地面三维激光扫描技术较传统测量方法更具优势。

该技术仍存在局限性，如受天气和环境因素的影响。

未来，随着技术的不断进步，地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用前景将变得更加广阔。

该技术为工程测量领域带来了革命性的改变，展望未来其在各个领域的应用将继续扩大。

【关键词】地面三维激光扫描技术、工程测量、原理、技术特点、数据采集、数据处理、应用案例、精度、效率比较、优势、局限性、未来发展、总结、展望1. 引言1.1 地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用地面三维激光扫描技术是近年来在工程领域中得到广泛应用的一种先进测量技术。

通过利用激光雷达仪器对地面物体进行远程扫描和测量，可以快速获取大范围的三维地表点云数据。

这种技术具有快速高效、无接触、高精度等特点，为工程领域的测量工作带来了革命性的变化。

在工程测量中，地面三维激光扫描技术被广泛应用于建筑物的测绘、道路和桥梁的监测、矿山的测量等领域。

通过对地面进行高精度的三维扫描，可以快速获取各种工程结构的形状和尺寸信息，为工程设计、施工和监测提供可靠的数据支持。

地面三维激光扫描技术还可以帮助工程人员进行精准的变形监测和体积测量，对工程的质量和安全起到关键作用。

地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用前景广阔，将会成为未来工程测量领域的重要发展方向。

通过不断提升技术的精度和效率，地面三维激光扫描技术将会为工程测量带来更多的创新和便利，推动工程领域的发展和进步。

2. 正文2.1 原理及技术特点地面三维激光扫描技术是一种利用激光雷达设备对地面进行快速、准确三维扫描的技术。

三维激光扫描技术在隧道工程领域的应用综述

三维激光扫描技术在隧道工程领域的应用综述摘要：近年来，随着一大批铁路及地铁陆续开通，运营铁路、地铁、公路隧道巡检市场处于蓬勃发展时期，市场急剧增大，目前依托人工在天窗期进行巡检的方式难以适应市场对高效巡检的要求，如何创新隧道巡检方法，实现高效、准确对运营隧道巡检成为亟待研究解决的问题。

近年来，三维激光扫描测量技术因其在空间信息获取方面具有非接触测量、高精度、高分辨率、信息丰富等诸多优势而崭露头角。

本文研究了三维激光扫描技术在国内外的发展里程，给出了存在问题分析和进一步研究的建议。

关键字：三维激光扫描，隧道巡检，非接触测量1前言三维激光扫描技术又称“实景复制技术”，它通过激光扫描测量方法快速获取被测对象表面的三维坐标数据及其他关键信息。

并集成惯性导航单元（IMU）、DMI组合定位定姿系统、3D激光扫描仪、多传感器同步控制单元、嵌入式计算机、电源供电系统等设备，组建轨道交通测量平台，在同步控制单元的协调下使各个传感器之间实现时空同步，快速采集轨道交通隧道的全断面时空数据。

三维激光扫描技术是一种以激光测距方式快速获取被测物体表面三维坐标及激光反射强度的测量技术，具有非接触测量、高精度、高分辨率、信息丰富等特点。

该技术所采集的高密度点云数据可直观反映物体的集合尺寸、物体表面结构的空间位置关系以及激光反射强度信息，通过CCD传感器还可以获取物体表面的色彩信息，这就为综合性检测提供了可能。

该技术不受光线条件限制，已广泛应用于工程测量、地形测绘、文物修复、逆向三维重建等领域。

2三维激光扫描技术在隧道工程领域的国外发展现状C Mair等成功地将数字摄影技术引入到隧道变形监测领域，检测系统可实现1:20的隧道断面成像后来随着激光扫描技术的快速发展。

2002年，瑞士AMBERG公司生产了GRP 3000轨道检测系统，用于轨道几何尺寸测量和限界评估，实现了快捷的轨道交通检测。

同年，Geraldine S.Cheok等从入射角、目标物颜色和测量距离方面分析了影响三维激光扫描精度的因素。

车载捷联惯导系统定位测姿算法研究

第１５卷第ｌ期２００７年２月中国惯性技术学报ＪｏｕｍａｌｏｆＣｈｉｎｅｓｅＩｎｅｒｔｉａｌＴｃｃｈｎｏｌｏｇｙＶｂｌ．１５Ｎｏ．１Ｆｅｂ．２００７文章编号：１００５－６７３４（２００７）０１一００２４－０４车载捷联惯导系统定位测姿算法研究陈允芳１，叶泽田２，钟若飞３（１．山东科技大学地球信息科学与工程学院，青岛２６６５１０；２．中国测绘科学研究院，北京１０００３９；３．首都师范大学，北京１０００３７）摘要：ＧＰｓ／ＩＮｓ组合精确测定平台的位置和姿态是移动测图系统中的重要模块。

对陀螺仪和加速度计所测角速度和比力进行两次积分得载体姿态、速度和位置即ｓＩＮｓ力学机械编排。

目前该过程大多在地理坐标系进行。

这里详细推导了地球坐标系中完整的解算过程，以四元数姿态矩阵更新及重力计算为核心，由ＩＭｕ原始观测值解算出了载体位置、速度和姿态等参数，可快速高效与ＧＰｓ输出的位置速度信息进行组合滤波处理，可据此编程进行工程应用数据处理。

关键词：捷联惯导系统；姿态矩阵；坐标转换；力学编排；四元数中图分类号：ｕ６６６．１文献标识码：ＡＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｎｄｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｏｎＶｅｈｉｃｌｅ－ｂｏｒｎｅＳＩＮＳａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｅｒｒｏｒｃＨＥＮＹｕｎ．‰９１，ＹＥｚｅ－ｔｉａｎ２，ｚＨＯＮＧＲｕｏ．ｆｅｉ３（１．Ｇｅｏ·ｉｎｆｏ衄ａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒＳｉ哆ｏｆＳｃｉｅｎｃｅａＩｌｄＴｂｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６５１０，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｕｒｖｅｙｉｎｇａＴｌｄＭａｐｐｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎＳｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎａ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３９，Ｃｈｉｎａ；３．Ｃ印ｉｔａｌＮｏｍｌａｌＵｎｉｖｅｒＳｉ劬Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＧＰＳａｎｄＩＮＳｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｔｏａｃｃｕｒａｔｅｌｙｄｅｔｅｍｉｎｉｎｇｐｏｓｉｔｉｏｎａＩｌｄａｔｔｉｔｕｄｅｏｆｎａｔＩ‘ｏｏｆｉｓＶｉｔａｌｍｏｄｕｌｅｉｎｍｏｂｉｌｅｍａｐｐｉｎｇＳｙｓｔｅｍ．Ｓｐｅｃｉｎｃｆｏｒｃｃ行ｏｍｓｐｅｅｄｏｍｅｔｅｒ蚰ｄ舭ｇｌｅｒａｔｅ矗ｏｍ留ｒｏａｒｅｉｎｔｅ铲ａｔｅｄｔｗｉｃｅｒｅｓｐｅｃｔｉＶｅｌｙｔｏａｃｈｉｅｖｅａｎ沁ｄｅ，ｖｅｌｏｃ时ａＩｌｄｐｏｓｉｔｉｏｎｎ锄ｅｌｙＳＩＮＳｍｅｃｈａＩｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙｔｈｉｓｔｏｏｋｐｌａｃｅｄｉｎｇｅｏｇｒ印ｈｉｃｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ，ｗｈｉＩｅｈｅｒｅｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｉｎｄｅｔａｉｌｍｅｗｈｏｌｅｍｅｃｈａＪｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｅａｎｌｌ－ｃｅｎｔｃｌｒｃｄｅａｒｔｈ－ｆｉｘｅｄｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ，ｍｏｓｔｌｙｑｕａｔｅｍｉｏｎａ钍ｉｔｕｄｅｍａｔｒｉｘｕｐｄａｔｉｎｇ锄ｄｇｒａｖｉｔ）ｒｃａＩｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｕｌｔｉｍａｔｅｌｙｖｅｈｉｃｌｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｐａｒ锄ｅｔｅｒｓｓｕｃｈａＳａｔｔｉｔｕｄｅ，ｖｅＩｏｃｉｔｙ锄ｄｐｏｓｉｔｉｏｎｗｅｒｃｇａｈｅｄ丘ｏｍＩＭＵｏｒｉｇｉｎ“０ｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ．Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓｐｌａｔｆｏ眦ｉｓｆｏｍｌｃｄｉｎＳｒＮＳｔｏｃａｒｒｙｏｕｔｓｕⅣｅｙｉｎｇａＪｌｄｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｐｒｅｃｉｓｅｌｙｔｈｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｍｏＶｅｍｅｎｔｐａｒ锄ｃｔｅｒＳ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓａｒｃｐｒｏｎｅｔｏｉｎｔｅ黟ａｔｅｗｉｔｌｌｓｉｍｉｌａｒｐａｍｍｅｔｅｒｓ疔ｏｍＧＰＳｔｏｆｉｌｔｅｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｐｒｏ可锄ｍｉｎｇｈｅｒｃｂｙｃ锄ｐｍｃｅｓｓｄａｔａｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＫｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＩＮＳ；ａｔｔｉｔｕｄｅｍａｔｒｉｘ；ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｍａｔｉｏｎ；ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ；ｑｕａｔｅｍｉｏｎ随着惯性技术与卫星导航定位技术的发展，由ＧＰＳ／ＩＮｓ不同程度组合而成的定位定姿传感器已成为移动测图系统中确定载体轨迹和平台姿态的重要工具，其中ＧＰｓ多用于定位而ＩＮＳ则用于测姿。

三维激光扫描测量技术在变形监测中的应用

三维激光扫描测量技术在变形监测中的应用冯国飞(北京市矿产地质研究所北京 101500)摘要：三维激光扫描设备能够做到非接触测量，对被测对象实施扫描后，能够迅速衔接云点数据，收集被测点的形变信息。

与此同时，该技术能够对基坑与四周建筑的形变趋势做到跟踪记录，利于相关技术人员了解基坑与建筑的形变问题，从而及时采取管控措施。

该文结合某实际基坑监测工程，采用三维激光扫描设备，提出一种基于三维激光扫描测量技术的基坑形变监测方案，并详细分析方案应用过程。

希望三维激光扫描技术能够在基坑变形监测中发挥出最好的效果。

关键词：三维激光扫描技术基坑变形监测应用分析中图分类号：P225.2;TU196.1文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2023)16-0030-04Application of 3D Laser Scanning Measurement Technology inDeformation MonitoringFENG Guofei(Beijing Institute of Mineral Resources and Geology, Beijing, 101500 China)Abstract:3D laser scanning equipment can achieve non-contact measurement, and after scanning the measured object, it can quickly connect cloud point data and collect deformation information of the measured point. At the same time, this technology can track and record the deformation trend of the foundation pit and surrounding buildings, which is helpful for relevant technicians to understand the deformation problems of the foundation pit and buildings, so as to take control measures in a timely manner. Combined with a practical monitoring project of the foundation pit, this paper proposes a deformation monitoring scheme of the foundation pit based on 3D laser scanning mea‐surement technology by using 3D laser scanning equipment, and analyzes the application process of the scheme in detail, hoping that 3D laser scanning technology can play the best role in the deformation of the foundation pit.Key Words: 3D laser scanning technology; Deformation of foundation pit; Monitor; Application analysis传统的基坑形变监测技术有全站仪、水准仪测量等，需要在基坑的各个部位布设数多的监测点。

三维激光雷达技术在输电线路运行与维护的应用

１线路走廊危险地物的检测
《架空送电线路运行规程》要求，线路巡检时必须保证导线到线路走廊各种地物的距离符合安全距离要求。线路走廊危险地物检测，即量测各种线路走廊地物（特别是树木、房屋、交叉跨越）到导线的距离是否满足安全运行要求，这就要求首先根据检测需要将激光点云进行分类，一般需分类出地面、树木、房屋、铁塔、被巡线路、交叉跨越等。
电力路线穿越林地时，需要评估被穿越树林的面积、高度、体积，以评估建设成本。对于已建成线路，得到通道内树木空间信息后，如果知道通道内主要树种的年自然生长率，可以计算最佳剪伐量。目前，常规的遥感影像处理可以获取林地的面积，但很难获得高度和体积。通过激光点云，可以获取林地空间结构信息，包括树高和树冠等几何特征。通过同步获取的多光谱ＣＣＤ影像和回波强度信息（一般在近红外波段），可获得测区突变线信息、纹理信息和光谱信息，进而获得树木面状覆盖状况。融合所有这些信息，可以识别树木高度、面积、体积，甚至树种，自动化估算电力线勘测、架设与维护中的林地损失。目前，这方面的研究尚处于起步阶段【Ｉｏ】。
目前，很多设备厂商开发了输电线路在线监测设备，可以对线路上的微气象条件（日照、风速、环境温度等）、导线温度、导线弧垂等进行实时监测和计算。激光雷达测量技术与在线监测技术相结合，可以在不突破导线最高允许温度和安全距离的前提下，充分发挥输电线路潜在的输送容量，进一步实现动态增容。
６树木砍伐评估和管理
高精度扫描，量测了近两百处相间距离，经验证精度达到５ｃｍ；利用地面激光雷达扫描了海万一线４２处相间距离，经验证精度达到２ｃｍ。根据这些量测结果加工的间隔棒很好地满足了线路维护的需要。
３输电线路三维可视化管理
目前常用的ｉ维数据采集手段包括人工测量、航空摄影测量和卫星遥感。机载三维激光雷达测量系统是目前唯一可以同时准确恢复线路三维走廊地形、地貌、地物、线路杆塔位置形状、线路弧垂的快速测绘手段。

三维激光扫描技术的应用进展

三维激光扫描技术的应用进展1. 引言1.1 三维激光扫描技术的定义三维激光扫描技术是一种通过激光束对目标物体进行扫描和测量的技术，可以精确地获取目标物体的三维形状和表面信息。

通过激光器发射激光束，激光束照射到目标物体上并反射回来，接收器接收反射的激光束，并根据激光的时间延迟和光程差计算出目标物体的距离和位置信息，从而实现对目标物体的三维空间重建和测量。

三维激光扫描技术具有快速、精确、非接触、无损伤等优点，广泛应用于地质勘探、建筑测量、工业制造、文物保护等领域。

随着科技的不断进步和发展，三维激光扫描技术在各个领域的应用越来越广泛，对现代科技的发展起到了重要推动作用。

1.2 三维激光扫描技术的重要性三维激光扫描技术是一种先进的测量技术，其重要性在于其在各个领域的广泛应用和对现代科技发展的推动作用。

三维激光扫描技术在地质勘探、建筑测量、工业制造和文物保护等领域的应用，可以提高工作效率、减少人力成本、提高数据准确性，以及保护重要文化遗产。

三维激光扫描技术能够为现代科技发展提供重要支持，促进科技创新和产业升级，推动数字化和智能化发展。

三维激光扫描技术的应用前景广阔，尤其是随着科技的不断进步和社会需求的不断增长，三维激光扫描技术将会在未来发挥更加重要的作用，助力各行业发展和进步。

三维激光扫描技术的重要性不言而喻，它是现代科技发展不可或缺的重要工具和支撑。

2. 正文2.1 三维激光扫描技术在地质勘探中的应用三维激光扫描技术在地质勘探中扮演着重要的角色，其高精度、快速、无接触的特点，使其成为地质勘探领域的重要工具。

通过三维激光扫描技术，地质学家可以快速获取地形地貌的准确数据，帮助他们分析地质结构和勘探潜在矿产资源。

在石油勘探中，三维激光扫描技术可以用来建立油田的数字模型，帮助勘探人员更好地了解地下油气藏的分布情况，提高勘探成功率。

三维激光扫描技术还可以用于监测地质灾害的预警和预测，提前发现地质灾害隐患，保障人民的生命财产安全。

被动微波遥感反演土壤水分进展研究_钟若飞

收稿日期:2004-09-20;修订日期:2004-12-09作者简介:钟若飞(1975-),男,博士,主要从事微波遥感与地理信息系统研究。

被动微波遥感反演土壤水分进展研究钟若飞1,2,郭华东1,王为民1(1.中国科学院遥感应用研究所,北京　100101;2.中国科学院研究生院,北京　100039)摘要:在地球系统中,地表土壤水分是陆地和大气能量交换过程中的重要因子,并对陆地表面蒸散、水的运移、碳循环有很强的控制作用,大面积监测土壤水分在水文、气象和农业科学领域具有较大的应用潜力。

被动微波遥感是监测土壤含水量最有效的手段之一,相比红外与可见光,它具有波长长,穿透能力强的优势,相比主动微波雷达,被动微波辐射计具有监测面积大、周期短,受粗糙度影响小,对土壤水分更为敏感,算法更为成熟的优势。

然而微波辐射计观测到的亮温除了受土壤水分影响外,还要考虑如植被覆盖、土壤温度、雪覆盖以及地形、地表粗糙度、土壤纹理和大气效应以及地表的异质性等其它因子的影响。

目前,已研究出许多使用被动微波辐射计反演土壤水分的方法,这些方法大部分是围绕着土壤湿度与亮温温度之间的关系进行,同时也考虑其它各种不同因子对地表微波辐射的影响。

从介绍被动微波反演地表参数的原理入手,重点介绍被动遥感反演土壤水分当前的算法进展、研究趋势等。

关　键　词:土壤水分;被动微波遥感;亮温中图分类号:TP 722.11 文献标识码:A 文章编号:1004-0323(2005)01-0049-091　引　言水是地球科学领域中最重要的参数之一,它在地球系统内存在的形式和传输对全球的能量平衡起着至关重要的作用。

而区域尺度乃至全球尺度的土壤水分信息是陆面过程模式研究必不可少的一个参量,对改善区域及全球气候模式预报结果、进行农作物旱情监测及估产、自然和生态环境问题的研究起重要作用。

因而,研究大范围地表土壤水分分布以及估测土壤含水量有着特别重要的意义。

研究表明,传统的测量方法、光学遥感获取土壤水分都存在一定的限制,而微波遥感被认为是监测土壤含水量的最有效的手段之一〔1,2〕。

基于三维激光、可见光的无人机自动驾驶智能电力巡检技术

基于三维激光、可见光的无人机自动驾驶智能电力巡检技术发布时间：2022-12-13T00:43:00.654Z 来源：《中国电业与能源》2022年第14期作者：李欣江黄双得邝思聪[导读] 本文从我国电力系统中的无人机巡检的情况出发，针对当前的问题，介绍了一种采用三维激光扫描仪进行输电线路巡视的新技术。

李欣江黄双得邝思聪云南电网有限责任公司昆明供电局云南昆明650000摘要：本文从我国电力系统中的无人机巡检的情况出发，针对当前的问题，介绍了一种采用三维激光扫描仪进行输电线路巡视的新技术。

利用激光系统、GPS、空中测量平台、IMU/INS和数字摄像机等技术，实现了对塔架的全方位三维扫描，并在地面系统的准确指导下，实现了高效、快捷的巡视。

这种新的检测技术在线路故障监测中得到了广泛的运用，解决了人工巡检查找故障的难题，保证了电力系统的正常工作。

关键词：三维激光；无人机自动驾驶；电力巡检；技术；分析；探讨引言输电线路是电力系统的重要组成部分，我国的电力传输线工程年均复合增长速度将会超过6%，超过世界平均水平的3%。

在这样的施工速率和方式下，电网稳定性、供电设备可靠性、线路巡视困难等一大批问题已经引起了人们的广泛重视。

在手工巡视的情况下，1个检查者1天可以进行10个塔的巡视，而在云南边远地区，1个小时最多可以巡视2个杆子，不仅工作量大，而且检查的速度也慢，不符合当下电力传输系统的快速建设的需求。

而使用无人驾驶车辆进行巡检，1小时内即可进行1天的人工巡视，其工作速度快、费用低廉，可以有效地防止人员伤亡。

随着无人机在电力系统中的广泛使用，具有多种性能的无人机也随之出现。

为了更好地利用无人机进行巡检，必须对其进行改进。

1、无人机巡检方法及存在的问题多旋翼无人机搭载双光镜头（红外热成像、可见光）对杆塔进行定点巡视，多数采用的手动飞行的模式对杆塔进行监测，对线路金具、绝缘子、绝缘子串、附属设施、杆塔本体等，多旋翼式无人机因其对操作者的技术水平的高而难以保障。

三维激光扫描技术的应用进展

三维激光扫描技术的应用进展1. 引言1.1 三维激光扫描技术的应用进展三维激光扫描技术是一种利用激光束对物体进行高精度扫描和建模的先进技术，近年来在各个领域得到广泛应用并取得了显著的进展。

通过三维激光扫描技术，可以快速、精确地获取目标物体的三维形状和结构信息，为各行业提供了强大的数据支持和技术保障。

在医疗领域，三维激光扫描技术被广泛应用于手术导航、疾病诊断和治疗等方面，为医生提供了更精准的辅助信息，提高了手术成功率和治疗效果。

在建筑设计与施工领域，三维激光扫描技术可以实现建筑物的快速建模和精确测量，为设计师和施工人员提供了更便捷、高效的工作手段。

文物保护与修复领域也是三维激光扫描技术的重要应用领域，通过扫描和建模文物，可以实现对文物的数字化保存和修复，为后人留下更多宝贵的文化遗产。

制造业领域利用三维激光扫描技术进行工件检测和质量控制，提高了生产效率和产品质量。

三维激光扫描技术的应用进展给各行业带来了巨大的改变和机遇。

随着技术的不断发展和创新，相信三维激光扫描技术在未来会有更广泛的应用和更深远的影响，为社会发展和进步做出更大的贡献。

2. 正文2.1 医疗领域应用三维激光扫描技术在医疗领域的应用已经取得了长足的进展，为医疗诊断和治疗提供了更加准确和全面的数据支持。

在手术规划和实施方面，三维激光扫描可以生成患者的精准模拟模型，帮助医生更好地了解病变部位的结构和位置，减少手术风险和提高手术成功率。

在疾病诊断和监测方面，三维激光扫描可以实现对病变部位的立体重建，帮助医生及时发现病变并进行有效治疗。

在义肢定制和矫形手术方面，三维激光扫描可以为患者定制个性化的义肢和矫形器具，提高患者的生活质量和康复效果。

三维激光扫描技术在医疗领域的应用前景广阔，将会为医疗行业带来更多的创新和发展机遇。

2.2 建筑设计与施工领域应用建筑设计与施工领域是三维激光扫描技术应用的重要领域之一。

这项技术可以为建筑设计和施工提供可靠的数据支持，帮助设计师和施工人员更好地完成工作。

分析三维激光扫描技术在地质测绘和工程测量中的综合应用

Technological Innovation6《华东科技》分析三维激光扫描技术在地质测绘和工程测量中的综合应用王小力（阜阳市测绘院有限责任公司，安徽阜阳 236000）摘要：在建设设计中包含地质测绘以及工程测量等内容，对于技术形式的使用，在运用过程中应全面了解技术的类型，结合其运用的具体要求来完成相关的测量作业。

在地质测绘以及工程测量中，三维激光扫描有着非常关键的作用，文章主要对这项技术进行了探讨，讨论其在工程测量中的综合运用，以期为有关人士提供参考。

关键词：地质测绘；三维激光；工程测量；扫描技术针对建筑工程的测绘工作而言，不管是地质测绘作业，还是工程测量作业，都有着较高的要求，结合运用形式的实际标准，能够看出在进行技术分析时，应该全面了解测绘的准确度，以便增强测绘质量。

但是由于多种因素的作用，在对进行地质测绘时，往往会出现测绘质量不能满足有关标准的问题，这在一定程度上提升了测绘难度。

在地质测绘以及工程测量作业中，三维激光技术有着关键性作用，结合现在实行的测绘方案，能够看出只有做好基础工作，才可以确保测绘技术的科学性。

1 三维激光扫描技术介绍 1.1 概念该技术是新型技术，近几年被广泛运用在地质勘察中，而且还获得了显著的成效，利用三维激光扫描进行测量作业，可以有效保证测量的精准度，运用该技术开展测量作业，能够全面降低测量作业时间，这就要求有关的技术工作者应对其加强重视，在具体进行测量时，应结合实际情况加以运用。

1.2 特点结合该技术形式的有关要求，能够看出在具体运用该技术时，应对其性能进行分析，结合物体勘察的流程将其落实到测量作业中。

根据现在实行的测量标准，应事先勘察将要测量的四周环境，以便三维激光技术能较好地发挥其作用。

因为该技术的扫描工作是非常快速的，几乎是在一秒时间内结束的，所以其扫描时间非常快。

在进行测量时，该技术还对准确度有较高的要求，因此应全面做好扫描工作，以便科学评估物体。

集成RTK的三维激光扫描技术测量地形的方法

集成RTK的三维激光扫描技术测量地形的方法发布时间：2021-08-24T15:53:07.813Z 来源：《工程管理前沿》2021年7卷4月第10期作者：钟达[导读] 三维激光扫描技术是测绘领域的高新技术，获取的数据由点云和影像组成，不仅记录了扫描对象的坐标数据和尺寸信息，更能自动记录其拓扑与纹理信息，使得传统点测量向“形测量”转化。

钟达46002819880723****摘要：三维激光扫描技术是测绘领域的高新技术，获取的数据由点云和影像组成，不仅记录了扫描对象的坐标数据和尺寸信息，更能自动记录其拓扑与纹理信息，使得传统点测量向“形测量”转化。

与传统测量手段相比，三维激光扫描技术具有不用照准部、扫描作业自动化、数据记录自动化、获取的数据信息丰富等特点，已应用于古建筑测绘、虚拟现实、变形测量、林业调查等领域。

本文对集成RTK的三维激光扫描技术测量地形的方法进行了探究。

关键词：RTK三维激光扫描技术；测量地形；方法中图分类号：P234 文献标识码：A 文章编号 1技术流程针对影响作业效率的因素，本文提出了一种三维激光扫描技术快速测量地形的方法。

首先对大范围测区分块化;测块点云数据获取时，同轴同步采用CORS-RTK测量扫描站的站点坐标;采用地物点粗拼接与基于平面的ICP精确配准的两级拼接策略;采用测块四角或周边RTK点进行点云整体坐标转换;自主研发了点云测图平台进行地形测绘。

2点云采集及定向2.1点云数据采集为了论证本文方案的适用性，选择面积约1 km2，具有居民地、山林地、厂房、农田、苗圃、水域等典型地形类别的试验区。

以RieGL VZ400三维激光扫描仪为例，采用连接装置将GPS天线与扫描仪同轴连接;因两仪器中心高差较小(约20 cm)，5°以内的倾斜造成的两仪器中心水平投影偏差不足2 cm，高度偏差不足1 cm，则扫描时不严格整平对测量精度影响不大。

以小型轿车作为载体，在汽车顶部设置方便仪器安装和拆卸的支架。

探讨GPS配合三维激光扫描工程测绘技术及应用

Technological Innovation20《华东科技》探讨GPS 配合三维激光扫描工程测绘技术及应用张伟宁（核工业西南勘察设计研究院有限公司，四川成都 610000）摘要：三维激光扫描技术是当下阶段进行工程测绘的关键技术，而通过GPS 技术与三维激光扫描工程的结合可以极大程度上提升测绘精度和全面性。

本文旨在通过对GPS 技术与三维激光扫描工程具体结合应用以及技术发展趋势进行系统阐述，以期为相关行业从业人员的实践活动提供理论借鉴。

关键词：GPS 技术；三位激光扫描；测绘技术；应用过程要想实现及时高效的现场测绘就必须利用三维激光扫描技术，在当下阶段对测绘精度和效率的要求不断提升的情况下，将GPS 技术与三维激光扫描工程进行有效结合就显得十分必要。

二者结合不仅可以实现高效的三维空间确定，而且还可以通过计算机操控的方式对测量数据进行重构，从而形成3D 数据模型[1]。

在这个过程中就体现了测绘数据和结果的真实形态，也保证了工程和测绘效果的高效性。

1 三维激光扫描测绘的工作原理从性质上来说，激光属于一种高质量的光源，具有完美的方向性、单色性和相干性，它在应用过程中受到太阳的干扰较少、对环境等不利因素的承受能力较大。

因此就决定了其测绘所得结果的可靠性和真实性。

从具体原理上来说，三维激光扫描测绘主要利用激光器将激光发射到具体物体上，其中部分激光经过反射就会得到回传信号，再通过具体的接收器进行接收过程。

之后会有相应的仪器通过距离公式获得激光器的位置坐标。

而通过大量计算之后可以通过对标的确定实现点到图像的确认[2]。

一般情况下来说激光束的发射频率和覆盖范围十分巨大，因此就存在着同一扫描系统对同一脉冲反射信号的多次有效记录。

例如在激光束发射之后可能会先达到输管顶部，部分向下的激光点可以是在树叶上或树干上，还有可能会在地面上，因此这就形成了不同的反射点记录。

而测绘人员通过对多数数据的对比分析，可以得到地面高程或某一棵树、某一建筑的高度。

三维激光扫描仪在测树中的创新应用

三维激光扫描仪在测树中的创新应用作者：姚天斌来源：《现代园艺·下半月园林版》 2016年第4期姚天斌（河北省林业调查规划设计院，河北石家庄050051）摘要：采用三维激光扫描仪获取样木的三维立体图像数据，把此方法用于测树采样、样木解析、材积表编制，与传统方法相比较，是一种全新的技术。

关键词：三维激光扫描仪；材积；样木林业数表是社会经济活动和森林经营的基准度量衡。

河北省林业数表不能满足社会需求，一定程度上影响了森林经营管理和资源流转。

如果用解析木编制数表，就要选取样木、伐倒测定、截取圆盘，需要耗费大量的人力、物力、财力、时间等，客观上有太多的限制。

经过长时间的探索研究，河北省林业调查规划设计院采用了三维激光扫描仪以获取样木的三维立体图像数据。

1 应用三维激光扫描仪测树的优点1.1 激光测量树干数据采集技术首次把激光跟踪测量技术应用于立木树干测量和林业数表的编制，大幅度提高了立木测量的效率和精度。

避免了传统伐倒测定方法对立木的致死破坏和价值赔偿，有效屏蔽了人为操作误差，真实再现树干形态，丰富了树干倾斜、弯曲等状态信息。

1.2 三维点云立木视场再现技术实现了传统摄影和测量手段的有机结合，直观、准确地再现了树干形态，丰富了测树成果信息。

1.3 树干形态数字解析技术针对立木免伐倒、非接触激光测量结果所开发的数据处理系统，实现了树干任意角度旋转再现、任意高度断面截取、任意方向的几何测量，将树干解析、测量数据分析计算进行一体化封装，支持任意环节的重复、修改、再现。

2 应用三维激光扫描仪采集样木数据2.1 样点布设在石家庄辛集采集欧美黑杨107杨，在邢台采集部分北京杨，以杨树林带和片林为主。

2.2 样木采集样木选取上充分考虑代表性，选择生长正常、长势中等、无病虫害、不断梢的树木；采样日期一般选在秋冬季树木落叶后进行，以保证树干的通视；采样时间应保证无风且光线良好。

扫描仪以场景为单位存储扫描空间，扫描空间的最大范围是水平方向360°，垂直方向320°，扫描空间可以随意调节。

三维激光扫描与多传感器集成移动测绘技术与应用-钟若飞

基于激光的移动测量可克服基于近景摄影测量下述缺点：
人工观测点击同名点、交互工作量大基线较短、精度低不便于自动分类、提取、实体化
被动测量间接测量
主动测量直接测量
一、技术与应用背景：部分国外产品
英国MDL产品加拿大Optech产品
国外产品自2010年在国内销售
日本TOPCON产品
2.1.1 激光的选型——FARO X330
2.1.1 激光的选型—— Riegl VZ系列
2.1.2 硬件集成——惯导的选型
位置姿态系统（Position and Orientation System, POS）（测绘）惯性导航技术( INS, Inertial Navigation System ) 捷联惯性导航系统（SINS ，Strapdown Inertial Navigation System）惯性测量器件(IMU, Inertial Measurement Unit）
2.2 无PPS输入设备的时间同步方案
2.2 有PPS输入设备的时间同步方案
PPS+SIO
GPS单元
IMU单元
PPS+SIO
激光L单元
外触发脉冲
相机C单元
2.2 时间同步误差前后对比
时间同步准确
时间同步误差0.5s
2.3 系统空间同步
如何将每个传感器独立坐标系下获取的数据转换到共同的坐标基准之中——WGS84坐标系；
三、多功能一体化集成系统
地面和车载一体化机载车载一体化室内室外一体化水上水下一体化地上地下一体化
3.1、地面定点和车载移动一体化集成系统
2013年11月30日，在广州通过以中国科学院童庆禧院士为组长、东京大学陈天恩教授为副组长的项目鉴定委员会的鉴定

三维激光扫描技术在土石方量测量中的应用

三维激光扫描技术在土石方量测量中的应用摘要:随着我国经济的增长，科学技术的发展，生活水平的提高，我国在科研领域的研究也越来越多。

对于土石方量测量的工作要求也越来越高。

比如加强了对空间测量技术，通讯技术以及在测量后对各种数据的处理方面的要求，科技的发展使得数据的收集和整理有了很大的进步。

土石方量的测量是建筑工程中各种测量中最重要的一部分。

土石方量的测量受各种因素的影响，我国的土地面积较大，各地区的地貌地质不同，因此在不同的地区的土石方量测量都会有不同的误差出现。

因此要应用现在的科学技术，提高测量计算的准确性减少误差。

本文通过研究三维激光技术在土石方量测量方面的应用，探讨了其优点以及发展的方向，为我国工程建设过程中土石方量测量的准确性的提高做出了贡献。

关键词:三维激光扫描技术土石方量测量工程建设正文:三维激光扫描技术测量土石方量，越来越受到我国相关科技人员的注重。

这种技术是近年来才发展起来的。

主要是利用激光扫描测量距离，利用激光扫描测量地貌大小，测量地势情况。

形成一定的三维空间和三维视图，对某一地区的地势情况进行细致的描绘。

三维激光扫描技术作为一种新型的工程测量方法，在我国的工程建设方面起到了很大的帮助。

一、三维激光扫描技术的应用原理激光扫描技术应用于我国的各个领域。

比如说医学领域，是通过激光穿透的方法研究人身体中的部位，帮人们治疗疼痛。

激光扫描技术应用的主要器材是扫描仪。

这种测量方法具有速度快操作简单得出的数据准确的特点。

保证了工程建设的效率。

三维激光扫描技术在激光测量距离方面有着很大的作用。

在对一个地区进行定位以及获取某一地区空中领域的信息都有很大的影响。

结果想要出去的方法主要有以下几种原理:1.1三棱镜三角法测距。

这种方法的基本原理是通过发射激光，是激光打到三棱镜上，利用光的折射原理将光束发射到被测物体上。

通过一切测量出这两束光所产生的角度。

利用三绞刑原理计算出目标地点的距离。

1.2微波脉冲法测距。

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