三维激光扫描技术
三维激光扫描技术
三维激光扫描技术的应用
➢ 体积的计算： 矿山、油罐、 土石方，是三 维激光扫描最 强的领域，以 海量的真值计 算体积，可以 动态实时的测 量并上传。
➢ 建立数字三维 城市：从测绘 的角度，建立 厘米级、真彩 色、真三维的 数字城市模型。
➢ 考古文物保 护：考古挖 掘现场记录、 文物数字化 模型描效率高 直接获得数字信息 非接触性 使用简单方便
什么叫三维重建
三维激光扫描仪则是对确定目标的整体或局 部进行完整的三维坐标据测量, 进而得到完 整的、全面的、连续的、关联的全景点坐标 数据,这些密集而连续的点数据也叫做点云。 这也意味着三维激光扫描技术可以真实描述 目标的整体结构及形态特性,并通过扫描测量 点云编织出的外皮来逼近目标的完整原形及 矢量化数据结构,这里统称为目标的三维重建。
➢ 娱乐业：用于 电影产品的设 计，为电影演 员和场景进行 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。
在空间信息技术领域应用研究现状
三维激光扫描测量技术的发展为人们获取丰 富的空间信息提供了一种全新的技术手段。 激光扫描技术与惯性导航系统（INS）、全球 定位系统（GPS）、电荷耦合(CCD)等技术相 结合，在大范围数字高程模型（DTM）的高精 度实时获取、城市三维模型重建、局部区域 的地理信息获取等方面表现出强劲的优势, 成 为摄影测量与遥感技术的一个重要补充。
三维激光扫描技术
（3D Laser Scanning Technology）
什么是三维激光扫描技术
三维激光扫描技术 3D Laser Scan Technology，又称“实景复制 技术”。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，快速建立物体的三维影像模型的 一种技术手段。
工程测量新技术—三维激光扫描技术(工程测量)
扫描仪的内部有一个固定的空间直角坐标系统。当一个扫描站上不能 测量物体全部而需要在不同位置进行测量时，或者需要将扫描数据转 换到特定的工程坐标系中时，都要涉及坐标转换问题。为此，就需要 测量一定数量的公共点来计算坐标变换参数。为了保证转换精度，公 共点一般采用特制的球面（形）标志（也称球星标靶）和平面标志 （也称平面标靶），在变形监测时一般采用贴片固定在监测对象上。
野外扫描方案设计
• 3).大范围区域扫描方案设计。当扫描范围比较大，扫描站 数较多时，采用一种拼接方式可能会有较大的累积误差。 目前大范围区域点云数据拼接是研究的热点问题，直接影 响野外扫描方案的制定。
野外获取点云数据
• 1.扫描的基本步骤。 • 在项目实施过程中，野外获取点云数据是重要的组成部分，
获取完整符合精度要求的点云数据是后续建模与应用的基 础。扫描开始前要做好相关准备工作，主要包括仪器、人 员组织、交通、后勤保障、测量控制点布设等。
野外获取点云数据
• 一个侧站上扫描的基本步骤为： • a.仪器安置。对于集成度较高的扫描仪，仪器安置主要工作包括电源
（锂电池或者交流电源）、对中（在需要条件下）、整平，这些操作 需要的时间非常短。对于扫描控制与数据存储采用笔记本电脑的分体 式扫描仪，需要将各个部件连接完整，就需要一定的时间内，一般是 半小时以内。 • b.仪器参数设置。在确认仪器安置无误后，可以打开仪器电源开关， 一般开机可能需要几分钟时间。当开机完成后，可以进行扫描参数设 置，主要包括工程文件名，文件存储位置，扫描范围，分辨率，标靶 类型等。其中与精度相关参数设置要与项目设计相符。
➢ 制定扫描方案的主要过程：
• 1）明确项目任务要求。当扫描项目确定后，承包方技术负责人必须向项目发 包方全方位细致的了解项目的具体任务要求，这是制定项目技术设计的主要 依据。
三维激光扫描的技术标准
三维激光扫描的技术标准一、引言三维激光扫描技术是一种非常重要的数字化测量技术，它可以快速、精确地获取目标物体表面的三维形状信息，被广泛应用于工程设计、文物保护、医学影像等领域。
为了确保三维激光扫描技术在各个领域的应用具有一致的标准和质量，本标准对三维激光扫描技术的相关要求进行了规范，以指导从事相关工作的机构和人员，提高三维激光扫描技术的应用水平。
二、术语和定义1. 三维激光扫描（3D Laser Scanning）：利用激光扫描装置快速获取目标物体表面的三维坐标信息的数字化测量技术。
2. 激光扫描装置（Laser Scanning Device）：用于进行三维激光扫描的装置，包括激光器、扫描控制系统和接收器等部分。
3. 点云数据（Point Cloud Data）：由三维激光扫描仪采集到的目标物体表面上成千上万个离散点的坐标信息。
4. STL文件格式：一种常用的表示三维对象表面的标准文件格式，通常用于三维打印和计算机辅助设计（CAD）等领域。
5. 精度（Accuracy）：指三维激光扫描结果与实际测量值之间的偏差，通常以毫米或微米为单位来表示。
6. 分辨率（Resolution）：指三维激光扫描仪单次扫描所能获取的数据点的密度，描述了点云数据的细节程度。
三、技术要求1. 设备选型- 选择合适的激光扫描装置，应考虑目标物体尺寸、表面材质、扫描精度和速度等因素，确保能够满足实际应用需求。
- 激光扫描装置应具备高精度、高分辨率和稳定的性能，同时具备适应不同环境光照条件的能力，以保证扫描效果的准确性和稳定性。
2. 测量流程- 在进行三维激光扫描测量时，应根据实际情况选择合适的扫描参数，包括激光功率、扫描速度、扫描分辨率等，以保证获得满足精度要求的点云数据。
- 在扫描过程中，应确保扫描装置与目标物体的稳定接触，并采取必要的防护措施，防止外界因素对扫描结果的影响。
- 对于复杂结构的目标物体，可以采用多次扫描并进行数据融合的方式，以获得更全面、更准确的三维信息。
三维激光扫描的技术标准
三维激光扫描的技术标准引言三维激光扫描技术是一种通过激光技术获取目标物体表面信息的成像技术。
它广泛应用于工业设计、建筑测量、考古学和地质学等领域。
为了规范三维激光扫描技术的应用和推广，制定相应的技术标准至关重要。
本文将介绍三维激光扫描的基本原理、技术标准的必要性、制定标准的方法以及具体的标准内容。
一、三维激光扫描技术基本原理三维激光扫描技术通过激光测距仪器发射激光束，然后接收反射光，通过测量激光束的回波时间来确定目标物体的距离，从而实现对目标物体表面的高精度测量。
通过控制激光束的方向和位置，可以实现对目标物体的全方位、全面积的扫描，获得其表面的三维点云数据。
二、三维激光扫描技术标准的必要性1. 保障产品质量：三维激光扫描技术在工业设计和制造领域应用广泛，需要制定标准以确保产品测量数据的准确性和可靠性。
2. 推动技术创新：技术标准的制定可以促进三维激光扫描技术的研发和应用，推动技术创新，提高技术水平。
3. 提高行业规范化水平：制定统一的技术标准可以促进行业的规范化发展，提高行业整体水平。
三、三维激光扫描技术标准的制定方法1. 调研分析：首先需要对三维激光扫描技术的现状进行调研和分析，了解行业需求和技术难点。
2. 制定标准内容：根据调研结果，制定三维激光扫描技术标准的具体内容，包括技术参数、测量精度、设备要求、数据处理等方面。
3. 审查完善：将初步制定的标准内容提交给相关的专家和行业组织进行审查和完善，确保标准的科学性和实用性。
4. 发布实施：经过审查完善后，将三维激光扫描技术标准进行正式发布和实施，并向社会公开，推动标准的贯彻执行。
四、三维激光扫描技术标准的具体内容1. 技术参数：包括激光扫描仪的分辨率、测距范围、扫描速度等参数的要求。
2. 测量精度：规定了三维激光扫描技术在测量精度方面的要求，确保测量数据的准确性和可靠性。
3. 设备要求：规定了三维激光扫描仪设备的质量标准和技术要求，包括外观设计、材料选用、稳定性等方面。
三维激光扫描技术
m e d i a 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。
m e d i a (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。
三维激光扫描的技术标准
三维激光扫描的技术标准一、引言三维激光扫描技术是一种通过激光束快速获取目标表面三维信息的技术手段。
随着科学技术的不断进步，三维激光扫描技术已经在工业、建筑、地质勘测、文物保护等领域得到了广泛的应用。
为了规范三维激光扫描技术的应用和发展，特制定本标准，以供相关领域的应用和管理。
二、术语与定义1. 三维激光扫描：使用激光束扫描目标物体表面，并通过记录激光束的反射信号来获取目标表面的三维数据的过程。
2. 点云数据：由多个激光测距点组成的三维空间坐标数据，表示了目标物体表面的形状和轮廓。
3. 扫描分辨率：指每单位长度内采集到的激光测距点数，通常以点数/平方米来表示。
4. 精度：三维激光扫描数据与实际目标表面的几何形状之间的偏差程度，通常以毫米或者百分比来表示。
5. 激光扫描装置：用于进行三维激光扫描的设备，通常包括激光发射器、接收器、控制系统等组成部分。
6. 反射率：目标表面对激光束的反射能力，通常用来描述不同材质表面对激光束的反射程度，常用百分比来表示。
三、技术规格1. 扫描分辨率要求- 在工业制造领域，扫描分辨率应不低于1000点/平方米，以保证获取到目标物体精细的表面纹理和几何特征。
- 在建筑测量领域，扫描分辨率应不低于500点/平方米，以满足建筑结构精确度的要求。
- 在文物保护领域，扫描分辨率应不低于2000点/平方米，以确保对文物细微形态和纹理的准确记录。
2. 精度要求- 在工程测量领域，扫描数据的精度应在±2毫米以内，以保证工程构件尺寸测量的精确度。
- 在地质勘测领域，扫描数据精度应在±5毫米以内，以满足地质构造的精确表达要求。
- 在医学领域，扫描数据精度应在±1毫米以内，用于医学影像的三维重建。
3. 反射率要求- 对于不同表面材质，激光扫描装置应具备自动调节激光功率的功能，以适应各种反射率的目标物体表面。
- 需要能够根据目标表面的不同反射率自动调节扫描参数，以保证扫描数据的完整性和准确性。
三维激光扫描技术
通过三维激光扫描技术获取城市的点云数据，可 以快速建立城市的三维模型，为城市规划和管理 提供数字化基础。
环境监测
利用三维激光扫描技术对环境进行实时监测和数 据采集，为环境保护和治理提供依据。
04
三维激光扫描技术的优 势与挑战
优势
高精度测量
三维激光扫描技术能够实现高精度的 测量，获取物体表面的详细三维数据。
三维激光扫描技术
contents
目录
• 三维激光扫描技术概述 • 三维激光扫描系统 • 三维激光扫描技术的应用 • 三维激光扫描技术的优势与挑战 • 三维激光扫描技术案例分析
01
三维激光扫描技术概述
定义与特点
定义
三维激光扫描技术是一种通过激 光测距原理快速获取物体表面点 云数据的高科技手段。
特点
地形地貌测量
01
地形地貌数据获取
利用三维激光扫描技术快速获取地形地貌的高精度三维数据，为地理信
息系统（GIS）提供基础数据。
02
地形地貌动态监测
实时监测地形地貌的变化情况，如山体滑坡、地面沉降等自然灾害或人
为活动引起的地形变化。
03
土地资源调查与规划
基于地形地貌数据进行土地资源的调查、规划和利用，为土地管理和城
快速数据获取
扫描过程快速，可以在短时间内获取 大量数据，提高了工作效率。
非接触测量
该技术是非接触式的，不会对被测物 体造成损害，特别适合对脆弱或易碎 物体的测量。
实时数据处理
扫描的同时可以实时获取初步的三维 数据，便于及时调整和优化。
挑战
01
遮挡问题
当扫描过程中存在遮挡时，可能会 造成数据的丢失或失真。
设备成本
三维激光扫描技术在建筑物中的应用
三维激光扫描技术在建筑物中的应用一、三维激光扫描技术的原理三维激光扫描技术是一种利用激光雷达仪器实现对目标物体进行三维测绘的技术。
其基本原理是激光雷达发射出激光束，激光束照射到目标物体上并被反射回来，激光雷达仪器通过接收反射回来的激光束来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测绘。
通过多次扫描，可以获取目标物体的三维点云数据，再通过数据处理和成像技术，可以得到目标物体的三维模型。
二、三维激光扫描技术的优势与传统的测绘技术相比，三维激光扫描技术具有许多优势。
1. 高效性：使用三维激光扫描技术可以快速获取大量的点云数据，减少了测绘时间和人力成本。
2. 精度高：三维激光扫描技术可以实现对目标物体的毫米级甚至亚毫米级的精确测绘，保证了测绘结果的准确性。
3. 多样化：三维激光扫描技术可以应用于各种不同形状和材质的目标物体的测绘，具有较高的适用性。
4. 无接触性：激光扫描技术可以实现对目标物体的无接触测绘，避免了对目标物体的损坏和破坏。
三、三维激光扫描技术在建筑物中的应用1. 建筑物的立面测绘三维激光扫描技术可以用于对建筑物的立面进行测绘。
通过快速扫描建筑物的外墙，可以获取建筑物立面的详细形状和结构信息，为建筑设计和改造提供精确的数据基础。
这对于一些历史建筑的保护和修复工作具有重要意义，还可以用于改造设计和立面维护等方面。
2. 室内空间的测绘三维激光扫描技术可以用于对建筑物的室内空间进行测绘。
通过在室内进行激光扫描，可以获取室内空间的各种结构信息，包括墙壁、天花板、地面、家具等的位置和形状数据。
这对于室内装修设计、房屋平面图的绘制以及室内环境的改造和评估都具有重要意义。
3. 建筑物的结构监测三维激光扫描技术可以用于对建筑物的结构进行监测。
通过多次扫描，可以实时监测建筑物的位移和变形情况，为建筑物结构的健康状况提供重要数据支持。
这对于大型建筑物如桥梁、高架桥等的安全监测以及古建筑等的保护具有重要意义。
三维激光扫描技术
三维激光扫描技术 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998三维激光扫描技术三维激光扫描技术三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，作为20 世纪90 年代中期开始出现的一项高新技术，是测绘领域继GPS技术之后的又一次技术革命，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物体表面各个点的坐标、反射率、颜色等信息，由这些大量、密集的点信息可快速复建出1:1的真彩色三维点云模型，为后续的内业处理、数据分析等工作提供准确依据。
具有快速性，效益高、不接触性、穿透性、动态、主动性，高密度、高精度，数字化、自动化、实时性强等特点，很好的解决了目前空间信息技术发展实时性与准确性的颈瓶。
它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。
三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型，主要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，大量的空间点位信息。
是快速建立物体的三维影像模型的一种全新的技术手段。
三维激光扫描技术使工程大数据的应用在众多行业成为可能。
如工业测量的逆向工程、对比检测；建筑工程中的竣工验收、改扩建设计；测量工程中的位移监测、地形测绘；考古项目中的数据存档与修复工程等等。
三维激光扫描原理三维激光扫描仪利用激光测距的原理，通过高速测量记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，可快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据。
由于三维激光扫描系统可以密集地大量获取目标对象的数据点，因此相对于传统的单点测量，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。
三维激光扫描技术引入建筑工程的意义随着三维扫描技术的发展与成熟，它很快成为空间数据获取的一种重要技术手段，并在很多行业引起技术性变革的热潮。
目前，国内建筑行业处于变革的阶段，BIM在我们从事的行业中引爆，但是都处于一种建模，碰撞分析，检测等方面，但都没有深入衔接现实，忽略施工工地数据流与建筑信息模型间的流通转化，何谈运维，所以bim模型去哪了并没有贯穿到bim的全生命周期中去。
三维激光扫描的技术标准
三维激光扫描的技术标准一、引言三维激光扫描技术是一种用于获取物体表面三维形状信息的先进技术，已被广泛应用于制造业、建筑业、文物保护、地质勘探等领域。
本标准的目的是为了规范三维激光扫描技术的应用和产品质量，促进该技术的进步与发展。
二、术语和定义2.1 三维激光扫描：利用激光束对物体进行扫描，通过采集激光点云数据来获取物体的三维形状和表面信息。
2.2 激光扫描仪：用于进行三维激光扫描的仪器设备，包括激光发射器、接收器、控制系统等部分。
2.3 点云数据：由激光扫描仪采集得到的一系列三维点坐标数据，用于表示物体表面的形状和结构。
2.4 多视角扫描：采用多个角度对同一物体进行激光扫描，以获取更全面的三维信息。
三、技术要求3.1 激光扫描仪应具备高精度和高速度的扫描能力，能够在较短时间内获取物体表面的大量点云数据。
3.2 激光扫描仪应具备优良的抗干扰能力，能够在复杂环境下稳定进行扫描，并保证数据的准确性和完整性。
3.3 点云数据应具备一定的密度和分辨率，能够准确地反映物体的细节和曲面特征。
3.4 扫描系统应支持多视角扫描功能，以满足对物体全方位、多角度的三维建模需求。
四、质量控制4.1 激光扫描仪应符合国家相关的技术标准和认证要求，保证其设计和制造质量达到规定标准。
4.2 点云数据应进行严格的质量评估和校正，排除误差点和采集漏洞，确保数据的准确性和可靠性。
4.3 在进行多视角扫描时，应采用合适的数据融合算法，确保各个视角的数据能够无缝衔接，形成完整的三维模型。
五、安全和环保要求5.1 激光扫描仪应符合国家相关的安全标准和规定，保证其在工作过程中不对操作人员和环境造成危害。
5.2 激光扫描仪在设计和制造过程中应考虑能耗和材料的可持续性，尽量减少对环境的影响。
六、技术应用三维激光扫描技术可以广泛应用于以下领域：6.1 制造业：用于产品设计、逆向工程、质量检测等领域。
6.2 建筑业：用于建筑结构测量、文物保护、室内设计等领域。
三维激光扫描技术与三维模型重建方法介绍
三维激光扫描技术与三维模型重建方法介绍随着科技的迅猛发展，三维技术在各个领域得到了广泛应用。
其中，三维激光扫描技术与三维模型重建方法成为了更加精准、高效的数据采集与处理手段。
本文将介绍三维激光扫描技术的原理和应用，并探讨其中的三维模型重建方法。
一、三维激光扫描技术三维激光扫描技术是一种通过激光束对物体进行扫描和测量的技术。
它通常使用激光测距仪或激光雷达等设备，将激光束照射到物体表面，并测量激光束的反射时间或相位差，从而计算出物体表面的坐标信息。
这种非接触式的测量方式不仅可以快速获取物体的三维形状信息，还能够测量物体的颜色、纹理等属性。
三维激光扫描技术在各个领域都有广泛的应用。
例如，在建筑领域，它可以用来快速、精确地获取建筑物的外观和内部结构信息，为建筑设计和改造提供依据。
在工业制造领域，它可以用来检测产品的尺寸和形状，实现产品质量的自动化控制。
在文化遗产保护领域，它可以用来记录和保护珍贵文物的原貌，并为文物的修复和研究提供参考。
二、三维模型重建方法三维模型重建是三维激光扫描技术的重要应用之一。
它通过对激光扫描数据的处理和分析，生成物体的三维模型。
目前，常用的三维模型重建方法主要包括基于点云的重建方法、基于网格的重建方法和基于体素的重建方法。
基于点云的重建方法是最直接和常用的方法之一。
它将激光扫描仪采集到的点云数据作为输入，通过点云数据的配准、滤波和曲面重建等步骤，生成物体的三维表面模型。
这种方法适用于表面光滑的物体，但对于具有复杂形状和结构的物体，需要更加复杂的算法来处理。
基于网格的重建方法是通过将点云数据转换为三角网格来生成物体的三维模型。
它首先对点云数据进行采样和配准，然后通过网格生成算法对采样数据进行表面重建，得到连续的三角网格。
这种方法适用于不规则形状的物体，但对于在表面上存在空洞或小细节的物体，需要进一步的修复和处理。
基于体素的重建方法是最适用于处理复杂物体的方法之一。
它通过将点云数据转换为三维体素网格，然后对体素网格进行分割、拟合和平滑等操作，最终生成物体的三维模型。
三维激光扫描技术
三维激光扫描技术1. 概述三维激光扫描技术是一种能够快速、精确地获取实物表面形状和结构的非接触式测量技术。
它利用激光束扫描物体表面，并通过测量激光与物体之间的距离来生成三维点云数据。
这些点云数据可以用来创建模型、进行尺寸分析、检测缺陷等一系列应用。
2. 工作原理三维激光扫描技术的工作原理基于激光测距原理。
激光仪器通过发射脉冲激光束，然后测量激光束与被测物体之间的距离。
具体步骤如下：1.发射激光束：激光仪器发出短脉冲的激光束，激光束照射到被测物体上。
2.接收激光反射信号：激光束照射到物体表面后，会发生反射，并返回到激光仪器中。
3.计算时间差：激光仪器通过测量激光束发射和接收之间的时间差，来计算激光束传播的距离。
4.生成三维点云：根据测得的距离，激光仪器会生成一系列的三维坐标点，这些点组成了被测物体的三维点云数据。
3. 应用领域三维激光扫描技术在许多领域中得到了广泛的应用，主要包括：3.1 工业制造在工业制造领域，三维激光扫描技术被用于产品设计、快速原型制作、模具制造等工艺环节。
通过扫描已有的实物模型，可以快速获取其三维数据，并进行后续的设计和模拟分析。
3.2 建筑设计在建筑设计过程中，三维激光扫描技术可以用于建筑物的测量和模型生成。
传统的测量方式通常需要花费大量时间和人力，而三维激光扫描技术可以快速准确地捕捉建筑物的几何信息，并生成精细的建筑模型。
3.3 文物保护与修复三维激光扫描技术在文物保护与修复中起到了重要的作用。
通过扫描文物表面，可以高精度地记录下文物的形状和纹理信息，为文物的修复和保存提供参考依据。
3.4 地质勘探在地质勘探领域，三维激光扫描技术可用于获取地形、岩体、洞穴等复杂地质结构的三维数据。
这些数据可以帮助地质学家更好地理解地质构造，预测地质灾害，并优化勘探和开采方案。
4. 优势与局限性4.1 优势•非接触式测量：相比传统的测量方法，三维激光扫描技术不需要直接接触被测物体，避免了对物体的损伤。
三维激光扫描技术
三维激光扫描技术-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，是测绘领域继GPS 技术之后的一次技术革命。
它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。
三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。
三维激光扫描技术是近年来出现的新技术，在国内越来越引起研究领域的关注。
它是利用激光测距的原理，通过记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，可快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据。
由于三维激光扫描系统可以密集地大量获取目标对象的数据点，因此相对于传统的单点测量，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的尝试、应用和探索。
三维激光扫描系统包含数据采集的硬件部分和数据处理的软件部分。
按照载体的不同，三维激光扫描系统又可分为机载、车载、地面和手持型几类。
应用扫描技术来测量工件的尺寸及形状等原理来工作。
主要应用于逆向工程，负责曲面抄数，工件三维测量，针对现有三维实物（样品或模型）在没有技术文档的情况下，可快速测得物体的轮廓集合数据，并加以建构，编辑，修改生成通用输出格式的曲面数字化模型。
1、工业产品的规划在工业产品的规划制作中进程中，对外观的把握往往需要什物的验证，比如车身规划领域对轿车油泥模型的丈量。
在轿车规划中，油泥模型是一个很重要的环节，它把规划者的思路从草图或图纸转化成了什物模型在模型的制作进程中进一步完善规划者的目的，而且经过对油泥模型的点评、实验、检测来确认产品的规划。
2、快速原型也叫快速成型，是80年代中期开展起来的一种簇新的原型制作技能。
三维激光扫描技术
三维激光扫描技术三维激光扫描技术三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，作为20 世纪90 年代中期开始出现的一项高新技术，是测绘领域继GPS技术之后的又一次技术革命，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物体表面各个点的(x.y.z)坐标、反射率、(R.G.B)颜色等信息，由这些大量、密集的点信息可快速复建出1:1的真彩色三维点云模型，为后续的内业处理、数据分析等工作提供准确依据。
具有快速性，效益高、不接触性、穿透性、动态、主动性，高密度、高精度，数字化、自动化、实时性强等特点，很好的解决了目前空间信息技术发展实时性与准确性的颈瓶。
它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。
三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型，主要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，大量的空间点位信息。
是快速建立物体的三维影像模型的一种全新的技术手段。
三维激光扫描技术使工程大数据的应用在众多行业成为可能。
如工业测量的逆向工程、对比检测；建筑工程中的竣工验收、改扩建设计；测量工程中的位移监测、地形测绘；考古项目中的数据存档与修复工程等等。
三维激光扫描原理三维激光扫描仪利用激光测距的原理，通过高速测量记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，可快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据。
由于三维激光扫描系统可以密集地大量获取目标对象的数据点，因此相对于传统的单点测量，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。
三维激光扫描技术引入建筑工程的意义随着三维扫描技术的发展与成熟，它很快成为空间数据获取的一种重要技术手段，并在很多行业引起技术性变革的热潮。
目前，国内建筑行业处于变革的阶段，BIM在我们从事的行业中引爆，但是都处于一种建模，碰撞分析，检测等方面，但都没有深入衔接现实，忽略施工工地数据流与建筑信息模型间的流通转化，何谈运维，所以bim模型去哪了？并没有贯穿到bim 的全生命周期中去。
三维激光扫描技术【详述】
三维激光扫描技术内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.1、三维激光扫描技术概述三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，作为20 世纪90 年代中期开始出现的一项高新技术，是测绘领域继GPS技术之后的又一次技术革命。
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物体表面各个点的(x.y.z)坐标、反射率、(R.G.B)颜色等信息，由这些大量、密集的点信息可快速复建出1:1 的真彩色三维点云模型，为后续的内业处理、数据分析等工作提供准确依据。
它具有快速性，效益高、不接触性、穿透性、动态、主动性，高密度、高精度，数字化、自动化、实时性强等特点，很好的解决了目前空间信息技术发展实时性与准确性的颈瓶。
该技术突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。
三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型，主要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，大量的空间点位信息。
是快速建立物体的三维影像模型的一种全新的技术手段。
三维激光扫描技术使工程大数据的应用在众多行业成为可能。
如工业测量的逆向工程、对比检测；建筑工程中的竣工验收、改扩建设计；测量工程中的位移监测、地形测绘；考古项目中的数据存档与修复工程等等。
2、三维激光扫描原理三维激光扫描仪利用激光测距的原理，通过高速测量记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，可快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据。
由于三维激光扫描系统可以密集地大量获取目标对象的数据点，因此相对于传统的单点测量，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。
三维激光扫描技术原理及应用
三维激光扫描技术原理及应用
一、三维激光扫描技术原理
三维激光扫描技术是一种基于数字化技术，利用无线电波和激光雷达
手段实现三维物体表面信息捕获、采集、处理和数据存储的高精度测量技术。
它利用一种旋转扫描激光（微型激光距离传感器，MILDS）将空间中
的物体表面信息测量出来，从而获得物体表面的详细数据。
三维激光扫描仪工作原理如下：它由激光发射器、电路、接收器和数
据处理系统组成，激光发射器将准确的激光束发射出去，并且在一定周期
内发射一定次数的激光束，然后激光束在物体表面上反射，接收器从物体
表面反射的激光束中接收反射的激光信号，并将其转换成数字信号，最后
将数字信号传输到数据处理系统中，数据处理系统分析数据并将数据转化
成三维坐标信息，最后三维坐标信息转化成三维物体表面数据信息。
二、三维激光扫描技术应用
1、工业制造：三维激光扫描技术可以用于量取工业零件的特征信息，进行实体复制，印刷三维图像，可用于建立设计工程模型，还可以利用它
来检测产品的错误和缺陷，充分发挥出自动化检测的优势，在更大程度上
提高产品质量和产量。
2、文物保护：三维激光扫描技术可以用于文物的保护。
三维激光扫描技术的介绍
三维激光扫描技术的介绍三维激光扫描技术是一种通过激光束扫描物体表面并记录其几何信息的先进技术。
它在建筑、工程、文化遗产保护等领域得到广泛应用，并且在数字化建模、虚拟现实、机器人导航等方面也有重要作用。
三维激光扫描技术通过发射激光束并接收反射回来的信号来测量物体表面的距离。
这些反射信号经过处理后，可以得到物体表面上大量离散点的坐标信息，从而构建出物体的三维模型。
这种扫描技术具有高精度、非接触等特点，能够快速、准确地获取物体的形状和尺寸信息。
三维激光扫描技术可以应用于建筑和工程领域。
在建筑测量中，它可以用来获取建筑物的立面、屋顶、地面等各个部分的精确几何数据，为建筑设计和维护提供依据。
在工程测量中，三维激光扫描技术可以用来检测工程结构的形变和变形，以及进行形状和尺寸的测量和分析。
这些应用可以大大提高工作效率和准确性，同时减少了人工测量的工作量和风险。
三维激光扫描技术在文化遗产保护方面也发挥着重要作用。
许多古迹和文物需要进行精确的测量和记录，以便进行保护和修复。
通过激光扫描技术，可以准确地获取古迹和文物的形状和细节信息，并生成数字化的三维模型。
这些模型可以用于文物的保护、修复和展示，同时也方便了学术研究和文化传播。
三维激光扫描技术还在数字化建模、虚拟现实和机器人导航等领域具有广泛应用。
在数字化建模中，三维激光扫描技术可以用来获取实际物体的几何信息，以创建逼真的虚拟模型。
在虚拟现实中，三维激光扫描技术可以用来捕捉人体和物体的形状和动作，以实现更真实的虚拟体验。
在机器人导航中，三维激光扫描技术可以用来建立环境地图，为机器人提供精确定位和导航信息。
三维激光扫描技术是一种非常强大的测量技术，能够快速、准确地获取物体的几何信息。
它在建筑、工程、文化遗产保护等领域发挥着重要作用，并且在数字化建模、虚拟现实、机器人导航等方面也有广泛应用。
未来随着技术的不断进步，三维激光扫描技术将会得到更广泛的应用和发展，为各个领域带来更多的便利和创新。
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
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Laser 点云数
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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。
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三维激光扫描技术摘要：三维激光扫描技术由于其扫描速度快、直接获得数字信息、非接触性、扫描效率高、使用简单方便等优点，使其在当今工业生产、科技研究、生活等各方面的应用越来越广泛。
本文简单介绍了三维激光扫描技术的发展历程及现状，并从几个方面介绍了三维激光扫描技术的原理，以及三维激光扫描技术的特点和现在应用领域。
关键词：三维激光扫描原理特点应用1、三维激光扫描技术简介三维激光扫描技术Three-Dimensional Laser Scan Technology，又称“实景复制技术”。
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，快速建立物体的三维影像模型的一种技术手段。
随着科技的进步和工业技术的发展，三维测量在应用中越来越重要，三维激光扫描技术是伴随这激光扫描技术、三维测量技术以及现代计算机图像处理技术产生和发展的。
2、三维激光扫技术的优势（1）三维测量:传统测量概念里，所测的的数据最终输出的都是二维结果（如CAD出图），在现在测量仪器里全站仪，GPS比重居多，但测量的数据都是二维形式的，在逐步数字化的今天，三维已经逐渐的代替二维，因为其直观是二维无法表示的，现在的三维激光扫描仪每次测量的数据不仅仅包含X,Y,Z点的信息，还包括R,G,B颜色信息，同时还有物体反色率的信息，这样全面的信息能给人一种物体在电脑里真实再现的感觉，是一般测量手段无法做到的。
（2）快速扫描:快速扫描是扫描仪诞生产生的概念，在常规测量手段里，每一点的测量费时都在2-5秒不等，更甚者，要花几分钟的时间对一点的坐标进行测量，在数字化的今天，这样的测量速度已经不能满足测量的需求，三维激光扫描仪的诞生改变了这一现状，最初每秒1000点的测量速度已经让测量界大为惊叹，而现在脉冲扫描仪（scanstation2）最大速度已经达到50000点每秒，相位式扫描仪Surphaser三维激光扫描仪最高速度已经达到120万点每秒，这是三维激光扫描仪对物体详细描述的基本保证，古文体，工厂管道，隧道，地形等复杂的领域无法测量已经成为过去式。
3、三维激光扫描技术的国内外研究现状国外在这方面起步比较早，技术已比较成熟。
1994年，M．Levovy和他的小组利用三角原理的激光扫描仪和高分辨率的彩色图像获取并重建了Michelangelo的主要雕塑品，并提出了一系列相关的技术。
1997年，加拿大NRC（National Research Council）的El-Halkim构建了自己的硬件平台，他们将激光扫描仪和CCD照相机固定在小车上，得到了一个数据采集和配准系统，并于1998年在原有系统的基础上实现了一个室内的三维建模系统。
2001年，Y．YU等人在对室内场景建模的同时，将场景的一些实现提取出来，并对物体的三维模型提供了编辑和一定功能。
2002年，I．Stamos和P.K.Allen 实现了一个完整的系统，该系统能同时获得室外大型建筑的深度图像和彩色图像，并最终会付出建筑物具有照片真实感的三维模型。
除此之外，Fruh等人使用2D激光扫描仪、数码照像机并同时借助航空图像和航空激光扫描数据恢复了建筑物屋顶带有色彩的集合模型，得到了更为完整的街区三维模型。
国内对于三维激光扫描重建技术起步比较晚，但是也在部分领域取得一定的成果。
自2000年起至今，北京大学的三位视觉与机器人实验室使用具有不同扫描特性的激光扫描仪，全方位摄像系统与高分辨率照相机完成了建模对象集合于纹理采集并通过这些数据的配准与无缝拼接完成了三维物体模型的建立。
2005年，首都师范大学三维空间信息获取与地学应用教育部重点实验室给出了一种基于激光扫描数据的室外场景表面重建方法，该方法可以完成建筑物单一表面的重建。
目前国内外对于三维激光扫描技术的研究均受到复杂场景的几何结构、未知物体表面反射特性、变化的光照条件、复杂的地形以及不规则的未知遮挡物等限制，因此如何快速而又精确的扫描出复杂的三维物体仍是研究该技术的关键。
4、三维激光扫描技术的原理三维激光扫描仪则是对确定目标的整体或局部进行完整的三维坐标据测量,这就意味着激光测量单元必须进行从左到右,从上到下的全自动高精度步进测量(即扫描测量),进而得到完整的、全面的、连续的、关联的全景点坐标数据,这些密集而连续的点数据也叫做/点云。
这也就使三维激光扫描测量技术发生了质的飞跃,这个飞跃也意味着三维激光扫描技术可以真实描述目标的整体结构及形态特性,并通过扫描测量点云编织出的/外皮来逼近目标的完整原形及矢量化数据结构,这里统称为目标的三维重建。
如图1所示，将O点作为坐标系原点建立坐标系，P(x,y,z)是空间内任一点，从O点发射出去的激光光束的水平方向与X轴的夹角α和垂直方向Z轴角度θ，得到扫描点到仪器的距离值 S，就可以计算出P点空间点坐标信息。
三维激光扫描仪基于激光的单色性、方向性、相干性和高亮度等特性，在注重测量速度和操作简便的同时，保证了测量的综合精度，其测量原理主要分为测距、测角、扫描、定向四个方面。
图1：三维激光扫描技术原理图4.1测距方法激光测距作为激光扫描技术的关键组成部分，对于激光扫描的定位、获取空间三维信息具有十分重要的作用。
目前，测距方法主要有：三角法、脉冲法，相位法。
（1）三角测距法三角法测距是借助三角形几何关系，求得扫描中心到扫描对象的距离。
激光发射点和CCD 接收点位于长度为的高精度基线两端，并与目标反射点构成一个空间平面三角形。
如图2所示：通过激光扫描仪角度传感器可得到发射、入射光线与基线的夹角分别为γ、λ，激光扫描仪的轴向自旋转角度α，然后以激光发射点为坐标原点，基线方向为X 轴正向，以平面内指向目标且垂直于X 轴的方向线为Y 轴建立测站坐标系。
计算原理如公式（1）所示：{x=cosγsinλsin(γ+λ)Ly=sinγsinλcosαsin(γ+λ)Lz=sinγsinλcosαsin(γ+λ)L（1）图2 三角测距原理结合P 的三维坐标便可得被测目标的距离S，在公式（1）中，由于基线长L 较小，故决定了三角法测量距离较短，适合于近距测量。
（2）脉冲测距法脉冲测距法是通过测量发射和接收激光脉冲信号的时间差来间接获得被测目标的距离。
如图3所示，激光发射器向目标发射一束脉冲信号，经目标漫反射后到达接收系统，设测量距离为S，光速为c，测得激光信号往返传播的时间差为△t，则有：c∆t（2）S=12图3 脉冲激光测距原理影响距离精度的因素主要有c 和△t，而的精度主要由大气折射率所决定，目前n 的精度很高，对测距影响很小；△t 的确定可通过前沿判别，高通容阻判别，恒比值判别或全波形检测技术等方法，保证测定精度。
脉冲法的测量距离较远，但是其测距精度较低，现在大多数三维激光扫描仪都使用这种测距方式，主要在地形测绘、文物保护、“数字城市”建设、土木工程等方面有较好的应用。
（3）相位测距法相位法测距是用无线电波段的频率，对激光束进行幅度调制，通过测定调制光信号在被测距离上往返传播所产生的相位差，间接测定往返时间，并进一步计算出被测距离。
相位型扫描仪可分为调幅型，调频型，相位变换型等。
设激光信号往返传播产生的相位差为准，脉冲的频率为f，则所测距离S 为：S=c2(φ2πf)（3）由公式可知，这种测距方式是一种间接测距方式，通过检测发射和接收信号之间的相位差，获得被测目标的距离。
测距精度较高，主要应用在精密测量和医学研究，精度可达到毫米级。
以上三种测距方法各有优缺点，主要集中在测程与精度的关系上，脉冲测量的距离最长，但精度随距离的增加而降低。
相位法适合于中程测量，具有较高的测量精度，但是它是通过两个间接测量才得到距离值，所以应用这种测距原理的三维激光扫描仪较少，主要是美国的Faro 公司，如LS880、Photon 80。
三角测量测程最短，但是其精度最高，适合近距离、室内的测量。
2.2测角方法（1）角位移测量区别于常规仪器的度盘测角方式，激光扫描仪通过改变激光光路获得扫描角度。
把两个步进电机和扫描棱镜安装在一起，分别实现水平和垂直方向扫描。
步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移的控制微电机，它可以实现对激光扫描仪的精确定位。
在扫描仪工作的过程中，通过步进电机的细分控制技术，获得稳步、精确的步距角θb=2πN r mb(4) 式中，Nr是电机的转子齿数,m 是电机的相数，b是各种连接绕组的线路状态数及运行拍数。
在得到θb的基础上，可得扫描棱镜转过的角度值，再通过精密时钟控制编码器同步测量，便可得每个激光脉冲横向、纵向扫描角度观测值为α、θ。
（2）线位移测量激光扫描测角系统由激光发射器，直角棱镜和CCD 元件组成，激光束入射到直角棱镜上，经棱镜折射后射向被测目标，当三维激光扫描仪转动时，出射的激光束将形成线性的扫描区域，CCD 记录线位移量，则可得扫描角度值。
2.3扫描方法三维激光扫描仪通过内置伺服驱动马达系统精密控制多面扫描棱镜的转动，决定激光束出射方向，从而使脉冲激光束沿横轴方向和纵轴方向快速扫描。
目前，扫描控制装置主要有：摆动扫描镜和旋转正多面体扫描镜，如图4所示。
图4 扫描控制装置摆动扫描镜为平面反射镜，由电机驱动往返振荡，扫描速度较慢，适合高精度测量。
旋转正多面体扫描镜在电机驱动下绕自身对称轴匀速旋转，扫描速度快。
2.4转换方法三维激光扫描仪扫描的点云数据都在其自定义的扫描坐标系中，但是数据的后处理要求是大地坐标系下的数据，这就需要将扫描坐标系下的数据转换到大地坐标系下，这个过程就称为三维激光扫描仪的定向。
在坐标转换中，设立特制的定向识别标志，通过计算识别标志的中心坐标，采用公共点坐标转换，求得两坐标系之间的转换参数，包括平移参数△x、△y、△z和旋转参数α、β、γ。
图5 扫描仪定向原理每扫描一个云点后,CCD将云点信息转化成数字电信号并直接传送给计算机系统进行计算。
进而得到被测点的三维坐标数据。
点云是由三维激光扫描的无数测量点数据构成的,而每个点坐标数据的质量都非常重要。
5三维激光扫描系统组成三维激光扫描技术的核心是激光发射器、激光反射镜、激光自适应聚焦控制单元、CCD技术、光机电自动传感装置(包括:激光水平46b步进传感、同轴纵向320b步进自旋转、目标遥控捕捉及取景)等。
三维激光扫描系统的工作原理如图6所示,首先由激光脉冲二极管发射出激光脉冲信号,经过旋转棱镜,射向目标,然后通过探测器,接收反射回来的激光脉冲信号,并由记录器记录,最后转换成能够直接识别处理的数据信息,经过软件处理实现实体建模输出。
图6 三维激光扫描系统目前市场上销售的地面式三维激光扫描仪按扫描方式划分有两种：（1）基于时间-飞行差，又称脉冲式；（2）基于相位差，又称相位式。