车载三维激光扫描系统简介
三维激光扫描分类及工作步骤
一、地面激光扫描系统1、概述地面激光扫描仪系统类似于传统测量中的全站仪，它由一个激光扫描仪和一个内置或外置的数码相机，以及软件控制系统组成。
二者的不同之处在于激光扫描仪采集的不是离散的单点三维坐标，而是一系列的“点云”数据。
这些点云数据可以直接用来进行三维建模，而数码相机的功能就是提供对应模型的纹理信息。
2、工作原理三维激光扫描仪发射器发出一个激光脉冲信号，经物体表面漫反射后，沿几乎相同的路径反向传回到接收器，可以计算日标点P与扫描仪距离S，控制编码器同步测量每个激光脉冲横向扫描角度观测值α和纵向扫描角度观测值β。
三维激光扫描测量一般为仪器自定义坐标系。
X轴在横向扫描面内，Y轴在横向扫描面内与X轴垂直，Z轴与横向扫描面垂直。
获得P的坐标。
进而转换成绝对坐标系中的三维空间位置坐标或三维模型。
3、作业流程整个系统由地面三维激光扫描仪、数码相机、后处理软件、电源以及附属设备构成，它采用非接触式高速激光测量方式，获取地形或者复杂物体的几何图形数据和影像数据。
最终由后处理软件对采集的点云数据和影像数据进行处理转换成绝对坐标系中的空间位置坐标或模型，以多种不同的格式输出，满足空间信息数据库的数据源和不同应用的需要。
（1）、数据获取利用软件平台控制三维激光扫描仪对特定的实体和反射参照点进行扫描，尽可能多的获取实体相关信息。
三维激光扫描仪最终获取的是空间实体的几何位置信息，点云的发射密度值，以及内置或外置相机获取的影像信息。
这些原始数据一并存储在特定的工程文件中。
其中选择的反射参照点都具有高反射特性，它的布设可以根据不同的应用目的和需要选择不同的数量和型号，通常两幅重叠扫描中应有四到五个反射参照点。
（2）、数据处理1) 数据预处理数据获取完毕之后的第一步就是对获取的点云数据和影像数据进行预处理，应用过滤算法剔除原始点云中的错误点和含有粗差的点。
对点云数据进行识别分类，对扫描获取的图像进行几何纠正。
2)数据拼接匹配一个完整的实体用一幅扫描往往是不能完整的反映实体信息的，这需要我们在不同的位置对它进行多幅扫描，这样就会引起多幅扫描结果之间的拼接匹配问题。
三维激光扫描技术
激光扫描测距技术（Light Detection and Ranging LiDAR） 是一种快速直接获取地形表面模型的技术
LIDAR是一种集激光测距、GPS（全球定位系统）和 INS（惯性导航系统）三种技术与一体的空间测量系 统 。是一种新型光传感器。LIDAR并非雷达 （Radar），雷达是声波传感器。
减少误差的方法：
扫描仪定期标定，确定测距和测角的系统误差。 扫描作业合理规划，尽量减少测站次数，从而减 少因点云配准引入的配准误差 缩短扫描距离，减少大气对激光传输的影响。 尽可能进行垂直扫描，避免激光光斑形状造成的 扫描点位置不确定性 采用滤波和拟合等数据处理手段，提高点云数据 质量
点云
剔除非目标物（不相关点云）
机载激光扫描
激光扫描仪： 机载激光扫描仪部件采集三维激光点云数据， 测量地形同时记录回波强度及波形激光扫描仪，是 LiDAR的核心，一般由激光发射器、接收器、时间间 隔测量装置、传动装置、计算机和软件组成。 线激光器发出的光平面扫描物体表面，面阵CCD 采集被测物面上激光扫描线的漫反射图像，在计算 机中对激光扫描线图像进行处理，依据空间物点与 CCD面阵像素的对应关系计算物体的景深信息，得到 物体表面的三维坐标数据，快速建立原型样件的三 维模型。
坐标计算公式
• Ｘ=Ｓcosθcosα • Ｙ=Ｓcosθsinα • Ｚ=Ｓsinθ
仪器坐标系
点云数据误差
• 大致可分为四类：仪器误差、与目标物体 反射面有关的误差、外界环境条件、点云 配准。 • 仪器误差是仪器本身性能缺陷造成的测量 误差，包括激光测距的误差；扫描角度测 量的误差； • 与目标物体反射面有关的误差主要包括目 标物体反射面倾斜的影响和表面粗糙度的 影响； • 外界环境条件主要包括温度、气压等因素。
徕卡三维激光扫描系统介绍
1
徕卡HDS三维激光扫描系统介绍
测绘仪器发展历程
徕卡HDS三维激光扫描技术及其原理
徕卡HDS三维激光扫描系统的产品系列及组成 徕卡HDS三维激光扫描系统的主要应用案例
2
B1001F23
你能看出这座桥吗？
B1001F23
B1001F23
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B1001F23
B1001F23
B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23
25
徕卡HDS的主要应用——地形测绘
26
徕卡HDS的主要应用——公路测量
扫描点云 扫描点云 整条公路点云数据 清除路面噪音数据
27
线画图
徕卡HDS的主要应用——桥梁
管道设计分析
To 3D Model
化工设备和装置
To Accurate 2D Drawing
J-Tech Design LTD – Ingersoll, Ontario, Canada
三维数据存档
54
Areva / Framatome-ANP Lynchburg, Virginia USA
13
现场扫描工作流程
选点
14
设站
连接电源
15
量仪器高
选取扫描范围
车载三维激光测量仪单臂扫描系统的设计
（ Ｑ ｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ｆ ｏ ｒ Ｏ ｐ ｔ ｏ — Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｑ ｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ２ ６ ６ １ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ｖｅ ｈ ｉ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ Ｔｈ ｒ ｅ ｅ － Ｄｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｌａ ｓ ｅ ｒ Ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍｅ ｎ ｔ ｗｉ ｔ ｈ Ｓ ｃ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ
实现 三维激光测量仪 ３ ６ ０ 。 无 遮挡扫描 ， 动静平衡 ， 运转稳定 ， 保证设备高速旋转扫描 ， 并获取精确的扫描数据。
关键 词 ： 激光技术 ； 激光测量仪 ； 扫描 中图分类号 ： Ｔ Ｍ３ ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ４ — ７ ０ １ ８ （ ２ ０ １ ３） ０ ９ － ０ ０ ２ ９ － ０ ４
集 以及 数据 处理 业 务 需求 与 日俱 增 ， 给 地 理 信 息产 业 市场 带来 了巨大 的 机 遇 和挑 战 ， 城 市 数 字 化 是 中
内高速公 路 、 高速铁 路 的建设 的推进 ， 对Ｇ Ｉ Ｓ数 据进 行 应用 的需求 越 来越 多 ， 我国 Ｇ Ｉ Ｓ数 据应 用 正 在进 人 一个需 求 旺盛期 。
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ａ ｄ ａ ｐ ｔ ｔ ｈ ｅ ｄ ｏ ｍｅ ｓ ｔ ｉ ｃ ｍａ ｒ ｋ ｅ ｔ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｎ ３ Ｄ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍｅ ｎ ｔ ．Ｔ ｈ ｅ ｓ ｃ ａ ｎ ｎ ｅ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗａ ｓ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｄ，ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｗａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｋ ｅ ｙ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｓ ｃ ｎｎ ａ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍｅ ｎ ｔ ． Ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｉ ｓ ｓ ｃ ａ ｎ ｎ ｅ ｒ ，３ ６ ０ 。ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓ ｓ ｃ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ
SSW车载激光建模测量系统
每组包含若干类，例如杆组包含9个类， 为节省篇幅，其它组不一一列举
序号 组别 包含的类名 路栏栅 挡车柱 挡光板 类码 440100 440200 440300 对应的文件名 路栏栅-440100 挡车柱-440200 挡光板-440300 建模方式 矢量 符号 铺设
路灯（杆+灯）
电杆 5 杆组 树干 行道树树干 树整体 其它栅栏：不含路栏 栅的栏栅(包含公交站 栏栅、树栏栅、单位 围墙栏栅、水边栏栅、 立交桥匝道和盘桥栏 栅，空调栏栅不表现)
1 建筑物
①建筑物的框架模型；②树叶（植物组） ①挡音墙；②金属隔离带；③水泥隔离带；④篱笆 树；⑤路肩；⑥混合隔离带（铁杆+水泥墩）；⑦ 电线
2 3
4 5
沿路组
为TQTQ服务的路边线矢量
地路面 杆组
①地面；②路面 ①树干；②电杆；③路灯；④挡车柱；⑤*光板； ⑥路栅栏；⑦路栅栏以外的其它栅栏
6
7 8
rx7
rx8 rx9 rx10 rx11 rx12 rx13 rx14
428966.59
428966.222 428965.494 428965.889 428963.403 428963.007 428962.251 428962.645
4415744.548
4415744.79 4415752.167 4415751.941 4415746.444 4415746.667 4415754.073 4415753.849
mh 按公式：
vv 计算得到高程测量中误差为： n
mh=±0.014m
2. 在GPS信号正常地带进行绝对坐标高台转扫，可以达到3cm
行政区名称：冶陶镇
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 点号 1--2 1--1 1--10 1--4 1--7 1--8 2--4 2--7 2--10 3--1 3--2
RIEGL VZ-1000 三维激光扫描成像系统 说明书
LASER MEASUREMENT SYSTEMS®Preliminary DatasheetRIEGL VZ-1000®三维激光扫描成像系统拥有RIEGL 独一无二的全波形回波技术(waveform digitization)和实时全波形数字化处理和分析技术(on-line waveform analysis)，每秒可发射高达300,000点的纤细激光束，提供高达0.0005°的角分辨率。
这种高精度高速激光测距及可同时探测到多重乃至无穷多重目标的细节信息技术优势，是传统单次回波反映单一物体技术所无法比拟的。
除此以外，基于RIEGL 独特的多棱镜快速旋转扫描技术，它能够产生完全线性、均匀分布、单一方向、完全平行的扫描激光点云线。
的高质量制作水准和密封等级使它能够在恶劣的环境条件下完成高难度的测量分析任务。
具有轻便、坚固耐用等显著优点，其安装和操作也极其简单：通过自带的控制面板即可设置参数，控制扫描，无需携带笔记本电脑，并可使用iPhone 或PDA 进行远距离的遥控操作，将全部数据都储存在设备附带的存储卡中。
操作模式：●无需笔记本即可单机获取数据，并利用内置用户界面进行基本配置及输入命令。
●通过有线或无线网络端口，在笔记本上经由RiSCAN PRO 进行远程遥控操作。
●将命令提示整合到移动激光扫描系统中。
●提供连接后处理软件接口。
使用界面：●整合人机交互界面(HMI)，在设备上进行单机操作。
●使用320x 240像素、3.5寸高分辨率TFT 彩色液晶显示屏，防刮防反射并配备多语言菜单。
●防水抗污键盘，按钮设计便于控制。
●通过扩音器可获取声音信号。
RIEGL VZ-1000VZ-1000VZ-1000长距离、高精度、快速度、轻巧便携的三维激光扫描成像系统 ●超高速数据采集●广阔的扫描视场角，可控性强●能够识别多重目标●在恶劣环境下卓越的测量能力●标配高精度数码相机安装底盘●集成倾角传感器和激光铅锤●内置GPS 天线●多种端口(LAN,WLAN,USB 2.0)●设备本身具备内部数据存储能力●超长距离，高达１４００米●建筑和正射影像测量●建立考古和文化遗产档案●隧道测量●土木工程应用及工程监测●城市三维建模●数字城市建模和车载激光扫描成像系统●地形和矿产测量系统构成软件包用于扫描仪的操作和数据处理数据存档：以目录树结构存储为XML 文件格式核查，智能视图和特征抽取拼接方式：提供包括全球坐标系拼接在内的全自动和半自动四种拼接方式高精度、低畸变的专业单反数码相机(4,256×2,832pixel)(4,288x 2,848pixel) ●自动生成高分辨率的贴图纹理网格●自动生成三维正射影像、数字高程图和等高曲线图●实时定位、距离、面积和体积的测量将扫描仪、软件和数码相机结合，能够实现Ø 200 mm308 m m3Preliminary Datasheet扫描仪通讯和数据接口●LAN 10/100/1000MBit/s 接口位于旋转头里●LAN 10/100MBit/s 接口位于底部●WLAN 接口位于顶部天线处●USB 2.0用于外部驱动存储（闪存●USB 2.0用于连接数码相机●GPS 天线连接器●两个用于额外电源供给的接口●GPS 脉冲同步接口（1PPS 扫描数据存储●内置32G 闪存存储●外部有USB 2.0存储驱动接口（可接/RIEGL VZ -1000®2)Laser PRR (Peak) 70 kHz100 kHz 150 kHz 300 kHz2)Effective Measurement Rate 29 000 meas./sec.42 000 meas./sec.62 000 meas./sec.122 000 meas./sec.3)Max. Measurement Range 4)for natural targets ρ ≥ 90%1200 m 1000 m 800 m 450 m for natural targets ρ ≥ 20%560 m470 m380 m270 m5)Max. Number of Targets per Pulse practically unlimited 6) 8)Accuracy 8 mm 7) 8)Precision 5 mmCLASS 1 LASER PRODUCT1)with online waveform processing4)limited by PRR 2)rounded values, selectable by measurement program 5)details on request3)Typical values for average conditions. Maximum range is 6)Accuracy is the degree of conformity of a measured quantity to its actual (true) value.specified for flat targets with size in excess of the laser7)Precision, also called reproducibility or repeatability, is the degree to beam diameter, perpendicular angle of incidence, and for which further measurements show the same result.atmospheric visibility of 23 km. In bright sunlight, 8)One sigma @ 100 m range under RIEGL test conditions.the max. range is shorter than under an overcast sky.9)0.3 mrad correspond to 30 mm increase of beamwidth per 100 m of range.Minimum Range 1.5 mLaser Wavelength near infrared 9)Beam Divergence 0.3 mrad10) frame scan can be disabled, providing 2D operation11) selectable, minimum stepwidth increasing to 0.004° @ 70 kHz PRRLASER MEASUREMENT SYSTEMS®0100200400500800Target Reflectivity [%]M a x i m u m M e a s u r e m e n t R a n g e [m ]w e t i c e , b l a c k t a r p a p e rd r y s n o wc o n i f e r o u s t r e e sd r y a s p h a l td e c i d u o u s t r e e st e r r a c o t t ac l i f f s , s a nd , m a s o n r yw h i t e p l a s t e r w o r k , l i m e s t o n e30051015202530354045505560657075801400w h i t e m a r b l e9085standard clear atmosphere: visibility 23 km light haze: visibility 8 kmc o n s t r u c t i o n c o n c r e t e9001000110012001300600700150 kHz100 kHz70 kHzrange limited by PRR300 kHz技术参数物理参数激光产品分类一级安全激光制造依照IEC60825-1:2007The following clause applies for instruments delivered into the United States:Complies with 21CFR 1040.10and 1040.11except for deviations pursuant to Laser Notice No.50,dated Jul 26,2001.温度范围：0℃~40℃（使用）；-10℃~50℃（存放）保护等级：IP64，防尘，防雨水重量：9.8KG1)Range Performance 100°(+60°~-40°)旋转反射棱镜3线/秒~120线/秒0.0024°≤∆ϑ≤0.288°优于0.0005°(1.8arcsec)内置，专门用于扫描仪垂直位置的变化定位实时同步扫描数据的采集时间控制扫描仪同步旋转0°~360°旋转激光头0°/秒~60°/秒0.0024°≤∆φ≤0.5°优于0.0005°(1.8arcsec)扫描角度范围扫描机制原理扫描速度角度步频率∆ϑ（垂直），∆φ（水平）角度分辨率倾角传感器：内置同步计时器：同步扫描（可选）：11)11)10)假设具备以下条件：平面目标大于激光光束；入射角垂直于目标且亮度平均。
车载三维激光扫描仪
作之后，图表 9 中显示了所有处理和输出数据的主要步骤：
加拿大 OPTECH 产品技术电子文档第十六期 -10-
制定计划 系统准备
测量 下载数据 计算 SBET 处理 Lynx 数据 检查点云 输出数据
在ApplanixPOS/LV420导航系统中， Lynx系统还拥有高精度的IMU，双 GPS天线和一个DMI（距离测量系统）来收集导航数据。双GPS天线的设计可以 在加速在高纬度地区航向角计算的速度。同时，DMI可以提供高精度的车速更新 数据。这可以使得在GPS信号质量很差的情况下可获得相对精度较高的航迹线。 此外，DMI还可以在汽车静止的时候为系统更新实时速度信息（ZeroVelocity Updates ZUPT).
测区分类
表格 1:关于使用 Lynx Mobile Mapper 进行道路测量的若个例子
位置
测区范围 平均车速
所测地物
成果
高速公路
科林斯—— 雅典 希腊
120km 2条车道
60
2条车道和重建
km/hr 精密3D模型
点云数据
点云数据
道路旁侧状
州际高度公 路
16km 北向 洛杉矶，加州 16km 南向
LynxMobileMapper 工作流程
加拿大 OPTECH 产品技术电子文档第十六期 -11-
三维激光扫描技术及其应用
原理 —— 结构光
原理
物体点的三维坐标 (X,Y,Z) ，是经过像点（X’,Y’）与相机光心的直线与光 平面的交点。
地面三维激光测量技术
定位原理
地面三维激光测量技术
测距原理
脉冲式测距
相位式测距
地面三维激光测量技术
按测距类型分类
脉 冲 式 扫 描 仪
相 位 式 扫 描 仪
三维激光扫描仪原理
采用扫描仪逐面测量法
地面三维激光测量技术
与传统测量方式比较
地面三维激光测量技术
技术优势 使用简单，快速扫描，安全操作，应用范围广泛 数据非常详细，高质量图像并可观察图片的数据特征 附加的一些测量信息，如激光强度、色彩等，这是传统测量不可能做到的 精确高速的数据捕获、减少数据采集和分析的回转次数 对扫描区域进行的长程、高速扫描，可使效率最大化 一次扫描后可以在点云模型上进行反复的“模型测绘”
三维激光扫描技术及其应用
2018年3月
内容概要
1 地面三维激光扫描技术 2 车载移动测量系统 3 工程应用
内容概要
1 地面三维激光扫描技术 2 车载移动测量系统 3 工程应用
简介——三维激光扫描技术的概念
三维激光扫描仪
通过发射激光来扫描获取被测物体表面三维坐标和反射光强度的仪器。
三维激光扫描技术
多学科融合
三维激光扫描技术涉及现代电子、光学、机械、控制工程、图像处 理、计算机视觉、计算机图形学、软件工程等技术，是多种先进技术 的集成。
简介——三维激光扫描仪分类
三维激光扫描技术发展概况
逆向工程
三维激光扫描技术发展概况
医学
三维激光扫描技术发展概况
影视动漫
地面激光扫描的发展
车载激光雷达的应用及现状
车载激光雷达的应用及现状作者：张卓彤王婷来源：《商情》2016年第42期【摘要】随着社会科技的发展，LIDAR激光技术广泛应用到各个方面。
而车载激光雷达对比常规的技术具有快速测定、适合野外作业、低成本、仪器轻便等特点，因此目前应用比较广泛。
本文简要介绍了车载激光雷达目前的应用以及发展的现状。
【关键词】车载激光雷达应用现状车载激光雷达已经在很多方面日趋成熟并应用于各领域，且在实际运用中取得了令人满意的效果，作为典型的测绘新技术，正在逐步彰显出它的作用。
一、车载激光雷达的基本信息车载激光雷达又称车载三维激光扫描仪，是一种移动型三维激光扫描系统。
近些年来，三维激光扫描仪已经从固定朝移动方向发展，最具代表性的就是车载三维激光扫描仪和机载三维激光雷达。
车载激光雷达系统采用车载平台，集激光雷达设备、RS系统、数码相机于一体，利用激光扫描和数字摄影技术，获取道路两侧的高密集度的点云、近景影像数据。
三维激光扫描仪的系统传感器部分集成在一个可稳固连接在普通车顶行李架或定制部件的过渡板上。
支架可以分别调整激光传感器头、数码相机、IMU与 GPS天线的姿态或位置。
高强度的结构足以保证传感器头与导航设备间的相对姿态和位置关系稳定不变。
车载激光雷达弥补了机载激光雷达在地面地物信息获取方面的局限，能在更多，更广的范围内获取三维空间数据。
车载系统的灵活性和经济性就越发诱人，其应用前景可谓无限。
此外，作为航空测量的补充，车载激光雷达系统是完善三维城市模型等高精度、高分辨率应用的最佳手段之一。
二、车载激光雷达的应用1.环境科学领域的应用2001年，我国研制出中国第一台用于大气环境监测的车载激光雷达系统。
它利用激光雷达进行大气监测是基于大气对激光的散射、吸收、消光等物理过程，并通过定量分析激光大气回波，来监测大气。
由于激光雷达的高时空分辨能力，以及具有连续、实时、大范围监测的特点，激光雷达大气污染测量系统将越来越多地用于大气污染环境的监测和研究，它已成为大范围快速监测大气环境的新一代高技术手段。
车载激光扫描技术
数据后处理
数据分类
01
对点云数据进行分类，识别不同类型的目标，如建筑物、植被
、道路等。
数据可视化
02
将点云数据可视化，以图形方式呈现车辆周围的环境和目标。
数据应用
03
根据项目需求，将点云数据应用于不同的领域，如城市规划、
交通管理、考古等。
04
车载激光扫描技术在 不同领域的应用案例
城市规划与建模
现状
目前，车载激光扫描技术已经成为 城市三维建模、智慧城市等领域的 重要技术手段之一，发展前景广阔 。
应用领域与优势
应用领域：城市三维建模、城市规划、交通管理、国土资源 调查、灾害监测、环境保护等。
优势
高效获取数据：车载激光扫描技术可以快速获取大量地形和建筑物 信息，提高数据采集效率。
高精度测量：采用激光测距和精确角度编码器，获得点云数 据精度高，能够满足各种应用需求。
未来发展方向与挑战
未来挑战
需要解决高精度激光雷达传 感器的性能和成本问题，以 满足车载激光扫描技术的实 际应用需求
需要加强车载激光扫描数据 的处理、建模和识别算法的 研究和应用，以提高车载激 光扫描技术的智能化水平
需要探索车载激光扫描技术 与其他传感器的融合和协同 工作的机制和方法，以提高 车载激光扫描技术的综合性 能和应用范围
文物修复
通过车载激光扫描技术获取的文物三维数据，可以为文物修复提供精准的数据支持，提高文物修复的效率和精度 。
05
车载激光扫描技术的 挑战与未来发展
技术瓶颈与解决方案
技术瓶颈 高精度激光雷达传感器的成本和性能问题
车载激光扫描数据的处理、建模和识别算法的开发
技术瓶颈与解决方案
• 激光扫描技术与其他传感器的融合和协同工作
三维激光扫描测量系统的应用及解析
三维激光扫描测量系统的应用及解析1. 引言1.1 介绍三维激光扫描测量系统三维激光扫描测量系统是一种通过激光束扫描目标物体表面并利用其反射回来的光信号来获取物体表面三维坐标点的测量系统。
这种系统通常由激光发射器、接收器、控制器和数据处理软件组成。
它可以快速、精确地获取目标物体的三维形状信息，被广泛应用于工程测量、建筑设计、文物保护、医学影像等领域。
三维激光扫描测量系统通过扫描激光束在目标表面上产生的一系列点，然后利用三角测量法计算出这些点的空间坐标，从而得到物体的三维模型。
相比传统测量方法，三维激光扫描测量系统不需要接触目标物体，可以快速获取大量数据并生成高精度的三维模型，节省了时间和人力成本。
这种测量系统在建筑工程中可以用于建筑的立面测量、地形地貌测量、隧道和桥梁的扫描等工作；在工业领域可以用于检测零件的尺寸、表面缺陷等；在文物保护领域可以用于对古建筑、古画等文物进行数字化保护和研究。
三维激光扫描测量系统为各个领域的测量工作提供了一种高效、精准的解决方案。
1.2 阐述三维激光扫描测量系统的重要性三维激光扫描测量系统是一种先进的测量技术，具有重要的应用和价值。
其重要性体现在以下几个方面：三维激光扫描测量系统可以精确快速地获取物体的三维形状和表面信息。
传统的测量方法往往需要耗费大量的时间和人力，而且存在一定的误差。
而利用激光扫描测量系统，可以实现高效准确地获取物体的三维数据，为工程设计和制造提供了重要的支持。
三维激光扫描测量系统具有非接触性测量的特点，可以避免对物体的破坏和变形。
这对于某些对物体表面要求高、需要保持原样的物体来说尤为重要。
通过激光扫描测量系统，可以实现对物体的精确测量而不改变其原有状态，保证了测量的准确性和可靠性。
三维激光扫描测量系统还具有高度自动化和数字化的特点，可以将测量数据直接输出到计算机中进行处理和分析。
这为工程测量和品质控制提供了便利，可以快速地获取大量的数据并进行分析，帮助工程师快速做出决策，提高工作效率和质量。
ssw车载激光建模测量系统
数据输出与共享功能
数据格式转换
支持多种数据格式的转换，满足不同应用需 求。
数据导出
将测量数据导出为通用的文件格式，便于在 其他软件或平台上使用。
数据共享
支持数据共享和协作，方便多个用户之间进 行数据交流和合作。
网络传输
支持数据通过网络进行传输，实现远程数据 共享和访问。
04 系统性能指标
扫描范围与精度
数据校准
对系统误差进行校准和修正， 提高测量精度。
数据导出
将处理和分析后的数据导出为 标准格式，便于后续使用和共
享。
实时监控与控制软件
实时监测
对车载激光建模测量系统的工作状态进行实 时监测，确保系统正常运行。
数据反馈
将实时数据反馈给操作员，便于及时调整和 优化测量过程。
远程控制
通过软件界面或遥控器对系统进行远程控制， 实现测量过程的自动化和智能化。
扫描范围
该系统具备大范围扫描能力，可 覆盖数十米至数百米的距离，满 足不同场景的测量需求。
扫描精度
系统采用高精度激光扫描技术， 能够实现厘米级甚至毫米级的扫 描精度，确保测量数据的准确性 和可靠性。
测量速度与实时性
测量速度
该系统具备快速测量能力，能够在短 时间内完成大面积的扫描和测量工作， 提高工作效率。
林业领域
在林业领域，该系统可用于森林 资源调查、森林火险预警、林业 工程规划等方面，提高林业管理 的科学性和效率。
水利领域
在水利领域，该系统可用于水库 大坝监测、水文地理调查、水利 工程规划等方面，提高水利工作 的准确性和可靠性。
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ssw车载激光建模测量系统
三维激光扫描技术
LiDAR在电力行业应用
对于规划电网线路，通过机载激光扫描测量技术 采集和处理的规划沿线数据，为电力线路优化，外业 勘测，设计施工提供数据支持与指导。
对于已建设电网线路，利用机载激光扫描测 量技术采集和处理的电网沿线数据，可以恢复电 线实际形状，自动测量电线到地面的距离和相邻 电线间距，计算垂曲度、跨度等，实现危险点预 警，以便及时调整与维修线路。
第三十四页，编辑于星期六：十四点 十九分。
机载激光扫描
激光测距原理
激光扫描最基本的工作原理与无线电扫描没有区别， 即由扫描发射系统发送一个信号，经目标反射后被接 收系统收集，通过测量反射光的运行时间而确定目标 的距离。
激光器到反射物体的距离(d)=光速(c)×时间(t)/2 激光束发射的频率能从每秒几个脉冲到每秒几万个 脉冲，接收器将会在一分钟内记录六十万个点。结合 GPS得到的激光器位置坐标信息，INS得到的激光方向信 息，可以准确地计算出每一个激光点的大地坐标X、Y、Z， 大量的激光点聚集成激光点云，组成点云图像。
DOM分辨率DOMDOM Nhomakorabea DLG
&DDLDOGEMM,
DEM
&
DOM+Laser 点云+DEM
0.2m)
Laser 点云数
据
第三十三页，编辑于星期六：十四点 十九分。
机载激光扫描
机载 LIDAR （机载激光扫描系统）
全称：激光探测及测距系统 机载激光扫描测量系统是一种主动航空遥感装置，是实现地 面三维坐标和影像数据同步、快速、高精确获取，并快速、 智能化实现地物三维实时、变化、真实形态特性再现的一种 国际领先的测绘高新技术。
三维激光扫描测量系统的应用及解析
三维激光扫描测量系统的应用及解析
三维激光扫描测量系统是一种基于激光点云数据进行三维物体快速测量和建模的高精
度测量技术。
它具有非接触式、高精度、高效率、全面性等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子、建筑、文物保护等领域。
本文将从原理、应用、优缺点三个方面进行解析。
三维激光扫描测量系统的原理是利用激光发射器发射的激光束对被测物体进行扫描，
通过光学或机械系统收集物体反射或散射的激光点云数据，并进行数据处理和分析，最终
生成三维模型或测量结果。
由于采用非接触式测量，可以直接获取物体表面几何形态特征，避免了由接触式测量引起的变形和干扰，能够实现非常高的测量精度。
三维激光扫描测量系统的应用非常广泛。
在航空航天领域，可以利用该系统对机体、
发动机、附属设备等进行快速测量和检测，保证飞行安全和性能。
在汽车制造领域，该系
统可以用于车身、底盘等零件的测量和尺寸检测，提高汽车的生产质量。
在建筑领域，可
以利用该系统对建筑物进行三维测绘，生成建筑模型，为建筑设计和施工提供依据。
在文
物保护领域，可以用该系统对古建筑、彩塑等文物进行三维测量和数字化保护，为文化遗
产保护和传承提供支持。
同时，三维激光扫描测量系统也存在一些缺点，如设备成本高、数据处理时间长、无
法测量透明物体等。
针对这些问题，需要合理利用系统特点，减少成本和测量误差，加快
数据处理速度。
车载3D 激光扫描系统集成技术
车载3D 激光扫描系统集成技术王力;李广云;李森;杨凡;李明磊【摘要】移动激光扫描技术是从上世纪90年代初逐步发展起来的一门测绘技术，也是当今测绘界最为前沿的技术之一，可用于工程测量和制图等诸多领域。
地面3D激光扫描仪具有测量速度快，精度高等优点。
本文以奥地利RIEGL公司的地面三维激光扫描仪VZ400为例，研究将其作为移动测量系统的主要传感器所涉及的关键技术，包括联机控制、时间基准统一和空间基准统一三个方面：解析了激光扫描仪的接口定义，并结合联机控制的开发库---RiVLIB实现的仪器的联机控与数据通信；给出了基于GPS秒脉冲信号的时间同步原理，实现了系统时间基准的传递与统一；分析了移动测量系统中的坐标系，并根据地面三维激光扫描仪的实际情况，构建了单站的参数标定模型。
通过本文的研究与实验，使测量系统实现常见移动测量的二维帧扫描模式以及针对重点区域的三维全景扫描模式，同时，当它闲置时还可将激光扫描仪拆卸进行静态的扫描，丰富了系统的测量方式，提高了系统的适应性与使用效率。
%Mobile laser scanning technology was gradually developed as a surveying and mapping technology from the early1990s ,and its also one of the most cutting-edge technologies in thetoday's field of surveying and mapping ,which can be applied for engineering surveying and mapping ,and many other fields .Terrestrial 3D laser scanner has advantages of high speed of measurement ,high precision and etc .This paper takes Austria 's Company RIEGL's terrestrial3D laser scanner VZ400 as example ,and study the key technology it involves as the primary sensor of mobile measurement system ,including three aspects of online control ,unity of time reference and unity of spatialreference :parsing the interface definition of laser scanner ,and achieving online control and data communications of instruments with the online-control development library-RiVLIB ;giving the theory of time synchronization based on the signal of pulses per GPS second ,and realizing the transfer and unity of system time reference ;analyzing the coordinate system of mobile measurement system ,and developing the model of single-station parameter calibration according to the actual situation of terrestrial 3D laser scanner . Through research and experiments in this paper , the measurement system can achieve a common mobile measurement in two-dimensional frame scanning mode and measurement in key areas in three -dimensional panorama scanning mode ,and at the meantime ,the laser scanner can also be disassembled for static laser scanning while idle ,which enriched the measurement of system and improved the adaptability and efficiency of the system .【期刊名称】《现代测绘》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】4页(P14-17)【关键词】3D激光扫描仪;秒脉冲;时间同步;参数标定【作者】王力;李广云;李森;杨凡;李明磊【作者单位】信息工程大学导航与空天目标学院，河南郑州 450001;信息工程大学导航与空天目标学院，河南郑州 450001;信息工程大学导航与空天目标学院，河南郑州 450001;信息工程大学导航与空天目标学院，河南郑州 450001;信息工程大学导航与空天目标学院，河南郑州 450001【正文语种】中文【中图分类】P23520世纪末，随着定姿定位技术的发展成熟，人们设计将多种测量传感器安置在可移动的平台上，并将这些设备有机协调协同工作，就构成了一套移动测量系统。
三维激光扫描系统
三维激光扫描系统基本介绍三维测量可定义为“一种具有可作三个方向移动的探测器，可在三个相互垂直的导轨上移动，此探测器以接触或非接触等方式传送讯号，三个轴的位移测量系统经数据处理器或计算机等计算出工件的各点坐标(X、Y、Z)及各项功能的测量”。
三维测量的测量功能应包括尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等。
应用领域机械、汽车、航空、军工、家具、工具原型等测量高精度的几何零部件以及测量复杂形状的机械零部件。
三维测量技术的应用领域：最近几年，三维激光扫描技术不断发展并日渐成熟，目前三维扫描设备也逐渐商业化，三维激光扫描仪的巨大优势就在于可以快速扫描被测物体，不需反射棱镜即可直接获得高精度的扫描点云数据。
这样一来可以高效地对真实世界进行三维建模和虚拟重现。
因此，其已经成为当前研究的热点之一，并在文物数字化保护、土木工程、工业测量、自然灾害调查、数字城市地形可视化、城乡规划等领域有广泛的应用。
(1)测绘工程领域：大坝和电站基础地形测量、公路测绘，铁路测绘，河道测绘，桥梁、建筑物地基等测绘、隧道的检测及变形监测、大坝的变形监测、隧道地下工程结构、测量矿山及体积计算。
(2)结构测量方面：桥梁改扩建工程、桥梁结构测量、结构检测、监测、几何尺寸测量、空间位置冲突测量、空间面积、体积测量、三维高保真建模、海上平台、测量造船厂、电厂、化工厂等大型工业企业内部设备的测量;管道、线路测量、各类机械制造安装。
(3)建筑、古迹测量方面：建筑物内部及外观的测量保真、古迹(古建筑、雕像等)的保护测量、文物修复，古建筑测量、资料保存等古迹保护，遗址测绘，赝品成像，现场虚拟模型，现场保护性影像记录。
(4)紧急服务业：反恐怖主义，陆地侦察和攻击测绘，监视，移动侦察，灾害估计，交通事故正射图，犯罪现场正射图，森林火灾监控，滑坡泥石流预警，灾害预警和现场监测，核泄露监测。
(5)娱乐业：用于电影产品的设计，为电影演员和场景进行的设计，3D游戏的开发，虚拟博物馆，虚拟旅游指导，人工成像，场景虚拟，现场虚拟。
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一、系统简介
三维激光扫描技术是上世纪九十年代中期开始出现的一项高新技术，是继GPS空间定位系统之后又一项测绘技术新突破。
它通过高速激光扫描测量的方法，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据。
可以快速、大量的采集空间点位信息，为快速建立物体的三维影像模型提供了一种全新的技术手段。
近些年来，三维激光扫描仪已经从固定朝移动方向发展，最具代表性的就是车载三维激光扫描仪，车载三维激光扫描仪是将三维激光扫描设备、卫星定位模块、惯性测量装置、里程计、360°全景相机、总成控制模块和高性能板卡计算机集成并封装于汽车的刚性平台之上，在汽车移动过程中，快速获取高精度定位定姿数据、高密度三维点云和高清连续全景影像数据，通过统一的地理参考和摄影测量解析处理，实现无控制的空间地理信息采集与建库。
汽车、三维激光扫描仪、数据处理软件，这三部分共同组成了车载三维激光扫描系统。
图1.车载三维激光扫描系统图2.系统工作原理图
二、发展状况
随着地理空间信息服务产业的快速发展，地理空间数据的需求也越来越旺盛。
地理空间数据的生产，成为世界经济增长的一大热点。
目前世界上最大的两家导航数据生产商NavTech和Tele Atlas均将车载三维激光扫描系统作为其数据采集与更新的主要手段，并将该技术视为公司的核心技术。
我国在车载三维激光扫描系统测图领域的研究起步较早，现已在多传感器集成、系统误差检校、直接地理参考技术、交通地理信息系统等方面取得突破性的进展，其中最具代表性的有李德仁院士主持、立得空间信息技术有限公司研制的LD2000-RM车载道路测量系统和刘先林院长主持、首都师范大学研制的SSW车载测图系统。
三、国内的应用
经过多年的发展和应用，车载三维激光扫描系统已在我国基础测绘、应急保障测绘、街景导航地图测绘、三维数字城市建设、矿山测绘、公路GIS与公路路产管理、电力GIS数据采集与可视化管理、铁路GIS与铁路资产管理、公安GIS数据采集等项目中得到广泛应用。
较为成功案例有黑龙江测绘局基于移动道路测量系统的数字道路采集生产、武汉市汉阳沌口经济技术开发区电子地图测制、韩国高速公路公司道路设施调查维护、湖北楚天
高速公路全程测绘、青藏铁路（格尔木-拉萨段）铁路设施以及相关地物采集与建库等项目。