探究三维激光扫描技术在数字城市中的应用
三维激光扫描技术在数字城市中的应用
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图 6 通过点云 数据建立的三维模型 Fig. 6 T hr ee - dimension model based o n point cloud
2. 3. 4 纹理贴片 建筑物的三维模型建成以后, 再通过 3D St udio M ax 软件对建筑物模型进行纹理贴 片, 其中纹理信息使用高分辨率的数码相机获取, 最后生成的建筑物模型如图 7。
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三维激光扫描技术在城市规划核实测量中的应用
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三维激光扫描技术在城市规划核实测量中的应用摘要:现阶段的城市规划工作推进中,现有的三维激光扫描技术是较为先进的技术手段,必须结合这种有效的实践技术,在进行城市规划时能有效的发挥作用,并通过结合计算机数据技术的发展进行有效应用。
在城市的测绘过程中展开实际的规划工作,有效的结合新兴的测绘技术开展探讨,发挥高新技术在实际城市测量中的优势,从而有效的提升城市规划核实测量的工作效率。
关键词:三维激光扫描技术;城市规划;核实测量;应用引言:在科技不断发展的时代,现今的异性建筑规划在城市建设中的比重不断加大,因此必须结合数据化的推进,促进整体核实测量工作中的重大变革,有效的结合三维激光扫描技术,实现在城市规划条件核实测量中的运用,促进传统的测量技术不断发生变化,突破原有技术的局限性和不确定性,切实地发挥新测绘技术的优势,从而精准的得到实际数据,结合技术的大力推广,提升工作中的实际技术保障。
一、城市规划核实测量现状随着城市建设规模与社会经济条件的日益发展,随着城市建设规模的日趋多元化,大型多功能建筑物、设计复杂且不规则的异型建筑物等日趋增加,同时也给城市规划核实测量增加了不少的困难,主要体现为以下几点。
1)效率很低。
一般的测量方法,均使用单点的手段每次观测后,仅得到一次要素的空间信息数据,测量的设计项目必须不断的反复使用设备,并多次按键计算。
特别是形状不规则的异形建设项目,更必须计算更多点要素才能达到设计核实的要求,任务庞大而复杂,但工作效率却很低。
形状不规则建筑的传统竣工检测问题,目前由于外形不规则的建筑物数量越来越多,给城市规划核实测量工作造成了很大的困难。
这也为传统竣工检测问题增加了相当的困难,必须研究新技术、新办法。
2)准确性较差。
现代许多复杂异形建筑的立面构造变化繁多,甚至在每一级上都具有显著不同。
由于传统的建筑测量方法中采用全站仪式完成,观测时需要大量架设棱柱或者采用无棱柱反射的模式,对准目标后再开始数据收集时极为易发现收集的空间要素资料不完整,并且在制作草图或者记录地点要素属性时会产生的误差或者精确度差。
三维激光扫描技术的应用进展
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三维激光扫描技术的应用进展随着现代科技的不断发展,三维激光扫描技术得到了广泛的应用。
三维激光扫描技术是一种将物体表面信息获取并转换成数字模型的技术,它不仅可以应用于工业界、制造业等领域,也被广泛应用于文物保护、城市规划等领域。
一、工业领域在工业领域,三维激光扫描技术可以被用来制作高精度的数字模型,进而应用于计算机辅助设计、制造、检测等方面。
1. 数字模型制作:三维激光扫描可以将物体表面信息获取下来,并转换为数字模型,帮助工业设计师高效地制作数字模型,其精度高、速度快效果好。
2. 工件检测:三维激光扫描可以对现有的零部件、产品进行测量,可以实现尺寸、位置、形状、表面特征等方面的检测和分析,从而提高工件加工和装配的质量。
3. 制造辅助:三维激光扫描技术可以对产品的设计和制造进行辅助,帮助制造公司提高生产效率,同时也避免了生产过程中的错误。
二、文物保护领域在文物保护领域,三维激光扫描技术可以完整地记录文物的三维形态和构造,不仅可以保护文物本身,同时对文化遗产的保护也有重要意义。
1. 文物数字保存:通过三维激光扫描技术,可以将文物进行数字化保存,保存方式可通过网络、虚拟现实等多种方式实现,保障文化遗产保护工作的持续推进。
2. 文物保护修复:通过数字化的三维模型可以重新制造出被破坏的零部件等,并能够更精准地对文物的保护和修复进行指导和评估。
三、城市规划领域在城市规划领域,三维激光扫描技术可以通过测量城市环境、建筑物等信息,生成高精度的三维模型,有助于城市规划师更精确地规划出城市的宏观、细节等方面的信息。
1. 城市地形测量:通过三维激光扫描技术可以对城市的地形进行测量和记录,进而帮助城市规划师更好地规划城市公共设施、道路及交通等方面的信息。
2. 建筑物的三维模型:通过激光扫描技术可以对城市中建筑物、大型设施等进行扫描和数字模拟,建立起高精度的三维模型,为城市规划师提供更好的规划信息。
总之,三维激光扫描技术已经成为了各行各业重要的技术手段之一,其应用范围也越来越广泛。
激光扫描技术在城市规划中的应用
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2 激 光 扫描 提供 获 取规 划 资料 的新 途径
城 市规划 中长期 以来把地 形图作 为底闰 . 但是由于 传统测 绘谪壹耗 时费 力限制 了 更新 其 周期,经 常会出现 地形图 与实际情 况不符 的情 况 而且 其午度 不罅、信 息量有 限 机 载激 青 光扫描技 术能够 给规划工 作者提 供高精 度的三 维地形 数据、建 筑物的体 量和 纹理、立 交桥、 电力线等城市 三维信息 . ’ 同时, 为地 彤复杂、 环境恶 劣等利用 全站仪 、航空摄 影测量 等传统
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三维激光扫描技术在数字化城市建设中的研究分析
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三维激光扫描技术在数字化城市建设中的研究分析摘要:地面三维激光扫描技术的出现是以三维激光扫描仪的诞生为代表,有人称“三维激光扫描系统”是继GPS技术以来测绘领域的又一次技术革命。
本文从初识者的角度对三维激光扫描技术在数字化城市中的建设进行了简要的研究分析,并介绍了三维激光扫描车的应用。
关键词:数字化城市点云三维激光扫描实景复制1、引言随着数字地球和数字城市等一系列概念提出,人们创造出了各种测量仪器,如全站仪、GPS接收机、超站仪等,并随之创造出大量的数字化信息采集和编辑软件,其中最杰出的代表应该是地面三维激光扫描技术,它出现是以三维激光扫描仪的诞生为代表。
有人称“三维激光扫描系统”是继GPS 技术以来测绘领域的又一次技术革命。
它是一种先进的全自动高精度立体扫描技术,又称为“实景复制技术”,是继GPS空间定位技术后的又一项测绘技术革新,它将使测绘数据的获取方法、服务能力与水平、数据处理方法等进入新的发展阶段。
它的出现推动着三维空间数据获取向着集成化、数字化、实时化、动态化和智能化发展。
如何将人类现实生活环境中的各种信息转化为计算机可以处理的数据问题已经得到了实现,数字化地球和数字化城市建设的实现也不再是人类遥不可及的梦想。
2、三维激光扫描技术2.1 概述三维激光扫描技术是国内近期发展的一项高新技术。
当今,国际上许多国家已经广泛使用了本项技术。
三维激光扫描仪在工程领域的广泛使用,已经引起广大科研人员的关注。
它是通过激光测距原理(包括脉冲激光和相位激光),使用瞬时测得空间三维坐标值的测量仪器,并利用三维激光扫描技术获取空间点云数据,即可快速建立结构复杂、不规则场景的三维可视化模型。
作业过程既省时又省力,是现行的三维建模软件无可比拟的。
2.2 分类三维激光扫描仪作为现今时效性最强的三维数据获取工具可以划分为不同的类型。
按照扫描平台的不同可以分为:机载(或星载)激光扫描系统、地面型激光扫描系统、便携式激光扫描系统。
三维激光扫描测绘技术的基本原理与应用
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三维激光扫描测绘技术的基本原理与应用激光扫描测绘技术作为一种高效、高精度的测绘方法,得到了广泛的应用。
它利用激光传感器扫描目标物体表面,通过测量激光束的反射时间和强度信息,来获取目标物体的三维坐标数据。
本文将介绍三维激光扫描测绘技术的基本原理以及其应用领域。
首先,激光扫描测绘技术的基本原理是通过对目标物体进行激光扫描,探测激光束在空间中的三维坐标位置。
激光扫描系统由激光器、扫描仪和控制系统组成。
激光器发射的激光束被扫描仪控制进行扫描,然后反射回扫描仪并传回控制系统。
控制系统根据接收到的反射激光束的时间和强度信息,计算出目标物体的三维坐标数据。
激光扫描测绘技术的应用领域非常广泛。
在建筑行业中,三维激光扫描测绘技术可以快速获取建筑物的几何形状和细节信息,用于建筑物的设计、维护和修复。
在城市规划中,激光扫描测绘技术可以用于快速获取城市地形和道路的三维数据,为城市规划提供重要参考。
在文化遗产保护中,激光扫描测绘技术可以用于建筑物或文物的数字化保护,方便后续的修复和保存工作。
在制造业中,激光扫描测绘技术可以用于对零部件进行三维重建和检测,提高生产效率和质量控制。
此外,激光扫描测绘技术还可以应用于地质勘探、地下管线检测以及环境监测等领域。
在实际应用中,激光扫描测绘技术还面临着一些挑战。
首先是数据处理和分析的复杂性。
激光扫描仪产生的数据量庞大,需要进行复杂的处理和分析才能得到有用的信息,这对计算资源和算法的要求较高。
其次是测量误差的影响。
由于外界环境的干扰、激光束在传播过程中的衰减等因素,激光扫描测绘技术的测量结果可能存在一定的误差,需要进行误差补偿和校正。
此外,激光扫描测绘技术在某些特殊场景下,如透明物体和反射率较低的物体,可能无法获取准确的测量结果。
为了克服这些挑战,研究人员和工程师们一直在努力改进激光扫描测绘技术。
他们提出了许多新的算法和方法,以提高数据处理和分析的效率,减小测量误差。
例如,基于机器学习的方法可以通过训练模型,提高对扫描数据的自动分割和分类能力。
探究三维激光扫描技术在数字城市中的应用
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探究三维激光扫描技术在数字城市中的应用摘要:三维激光扫描技术是随空间点阵扫描技术和激光无反射棱镜长距离快速测距技术发展而产生的一项新测绘技术,是一种崭新的革命性的测量工具。
本文主要探讨了三维激光扫描技术在数字城市中的应用。
关键词:三维激光扫描技术;数字城市;应用数字城市的建设给城市提供了有效的规划与管理,为城市的经济发展带来更大的机遇和美好的前景。
三维激光扫描技术是发展迅速的一种技术,它已成为空间数据获取的一种重要技术手段,三维地面激光扫描仪可用于城市三维重建和局部区域空间信息获取,目前正引起广泛的关注,与传统的测量手段相比,三维激光扫描技术具有独特的优势,可以把三维模型转换到城市坐标系统中,此外可以通过生成模型平台实现虚拟场景的漫游,为数字城市提供基础数据和信息浏览。
1三维激光扫描技术和数字城市概述1.1三维激光扫描技术概述三维激光扫描技术不同于单纯的测绘技术,它主要面向高精度逆向三维建模及重构,传统测绘技术主要是单点精确测量,但用它做建模工作时就爱莫能助了,因为描述目标结构的完整属性需要大量的测绘点采集,少则几万个,多则几百万以上,这样才能把目标完整的搬到电脑中来,所以,用现代高精度传感技术做辅助就解决了这个问题,三维激光扫描技术就是这类全自动高精度立体扫描的技术。
三维激光扫描技术的应用面非常宽广,它是正向建模(如:由人工操作CA—TIA、UG、CAD….)的对称应用,所以说它为逆向建模技术(如:从实体或实景中直接还原出模型)。
逆向建模可以将设计、生产、实验、使用等过程中的变化内容重构回来,然后进行各种结构特性分析(如:形变、应力、效能、过程、工艺、姿态、预测等)、检测、模拟、仿真、CIMS、CMMS、虚拟现实、柔性制造、虚拟制造、虚拟装配等,这对于有限元分析、工程力学分析、流体动力分析等软件来说是非常重要的,对于精度适合的工作还可以进行后处理测绘、计量等。
地面三维激光扫描技术的出现是以三维激光扫描仪的诞生为代表的,有人称“三维激光扫描系统”是继GPS(Global Position)以来,测绘领域的又一次技术革命。
三维激光扫描技术在城市规划核实测量中的应用
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三维激光扫描技术在城市规划核实测量中的应用摘要:城市规划核实检测技术是国家自然资源与计划等行政主管部门在实施城市规划监测工作时的必要技术手段,但目前常规采用的主要是GPS和全站仪等技术,其效率较低,且无法很好的适应当前城市规划建设管理工作的实际要求。
以实际施工案例为主要研究对象,简单阐述运用地面三维激光扫描技术在野外收集点云数据的作业方式,同时分析点云数据精度,并进行质量检查试验。
关键词:三维激光;扫描技术;城市规划核实测量三维激光扫描检测方法,是在20世纪90年间产生的一门高新技术,他采用主动式辐射高速激光对目标物质实施扫描,并利用接收回波完成检测过程。
地面三维激光扫描检测技术是指利用地面定位站,利用发送激光获得的被测物质表面三维位置、色彩、反射率特征以及对光的吸收特征等各种信号,是一项崭新的非接触式主动检测方法。
传统的城市规划复核测量方法通过全站仪测量房屋主体特征点的三维位置,然后通过外业人工测量房屋的细部尺寸,从而产生房屋竣工验收规划复核测量结果信息,再将其在1:500的竣工图纸中加以表示。
常规的测量效率低下,且制图工程量大,无法适应快节奏的工作要求;而地面三维激光扫描检测方法所具备的精度高、实时性好、精度高、主动性好的特性,可极大提高工作质量,是继传统GPS测量领域以后的又一场测量的重大科技变革,目前在工程、检测及其他行业中具有相当广阔的应用前景。
1 三维激光扫描技术的特点作为一个全新的检测方法,地面三维激光扫描测量方法和常规的测量方法比较具有以下优势:扫描速度快,地面三维激光扫描仪能在极短距离内获得任何项目的三维数据;无接触式操作,扫描仪的激光束对地面测量信息不反射,完成了对危险的、不合格的检测;数据信息丰富,能够在完成目标空间三维坐标检测工作的同时,获得目标表面的激光强度信息和真彩色数据,为项目的确定和识别提供了更多手段;主动性工作,自主发出的测量信息,不要求外界光源协助,能在白天黑夜全天侯进行,大大地提高了工作质量;精准,通过地面激光扫描能以更精确的方法获得项目的表面数据;高密度,在激光扫描同时能够用更高密度的方法获得对象的细部信息;可量测,能够直接从点云上得到三维位置、高度、方位角、表面等的向量,并能够计算得到点云上所代表对象的表面积、体积大小等[1]。
激光扫描测绘数据在城市三维建模中的应用
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激光扫描测绘数据在城市三维建模中的应用在现代城市规划和建设中,三维建模技术起到了至关重要的作用。
通过准确、高效地获取城市地理信息,能够为城市规划、基础设施建设、交通管理等领域提供可靠的数据支持。
而激光扫描测绘技术在这方面发挥了重要的作用,可以精确测量和重建城市的真实形态,为城市三维建模提供可靠的数据来源。
激光扫描技术是一种利用激光束进行地面或物体测量的技术。
它通过发射激光束,经过衍射、反射等过程,测量出目标物体与测量仪器之间的距离,并以此数据构建出物体的三维模型。
这种技术具有测量准确、高分辨率、无人工干扰的特点,适用于各种地形复杂、地貌起伏的环境。
在城市规划中,激光扫描测绘可为城市的三维模型提供丰富的数据。
通过激光扫描仪的快速扫描,可以快速获取城市的地形、建筑物、街道等各种元素的精确空间位置信息。
通过对这些数据进行处理和分析,可以生成真实的三维城市模型,为城市规划和设计提供直观的参考。
同时,激光扫描测绘技术还可以测量出城市建筑物的高度、形状、立面等各种信息,为建筑设计和风格研究提供重要的参考数据。
在基础设施建设中,激光扫描测绘技术也扮演着重要的角色。
通过对道路、桥梁、隧道等基础设施的测量,可以获取其精确的尺寸和形状数据。
这些数据在基础设施的设计、施工和维护中起到了至关重要的作用。
例如,在道路施工过程中,通过激光扫描测绘技术可以快速测量道路的纵横坡、曲度等参数,为施工人员提供准确的施工方案。
在桥梁维护中,激光扫描测绘技术可以及时发现桥梁的结构问题,指导工程师进行维修和加固工作。
交通管理是城市运行和发展的重要组成部分,而激光扫描测绘技术在交通管理中的应用也日益重要。
通过对道路和交通流量的测量和分析,可以帮助交通管理部门制定合理的交通方案和交通流量优化策略。
例如,在交通拥堵问题日益突出的城市中,激光扫描测绘技术可以帮助交通管理部门准确测量道路上车辆的数量和流量,优化信号灯的配时,改善交通拥堵状况。
此外,激光扫描测绘技术在灾害应对和城市安全中也具备广泛的应用前景。
探讨三维激光扫描技术在市政道路工程中的应用
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探讨三维激光扫描技术在市政道路工程中的应用作者:何明来源:《西部资源》2021年第02期摘要:市政道路工程是我国市政建设的重要组成部分,为了切实保证其稳定性与安全性,有必要采用相应的三维激光扫描技术进行实时监测。
本文简略阐述了三维激光扫描技术的系统原理以及数据结构特点,同时从相关实际案例入手,对市政道路工程中的具体应用展开了详细分析。
关键词:三维激光扫描技术;市政道路工程;道路地形测绘1.引言三维激光扫描技术有着自动化、精度高以及非接触性等优势,已经广泛应用在各个领域各个行业,并取得了良好的效果,在市政道路工程中也同样,但尽管目前该技术相比以往已经有所进步,但在实际应用过程中仍然存在部分阻碍因素,制约着市政道路工程的高效开展,所以应加强对该技术的深入研究。
2.三维激光扫描技术2.1系统原理在运用该技术的过程中,在考虑测量点三维空间坐标数据准确性时,工作人员要先明确测量点至设备之间的实际距离,同时还要注意,在对相同的测量点进行不同方式的测距时存在不同的精度。
因此,工作人员务必要深入探析该技术的系统原理,以便优化选择最适合的测距方式,有效提升设备测量精准度。
2.2数据结构特点通常情况下,三维激光扫描技术是利用直线数据采集方式进行数据采集,具备一定的次序关系。
通过扫描获得云数据构成像素点,具体的排列方式主要是根据矩阵的方式进行依次排列。
在市政道路工程中应用三维激光扫描技术,既能够获得目标区域内的相关信号,同时还能够获取相关的激光反射强度信息、颜色信息以及空间坐标等,以此明确更加精确的扫描数据。
一般情况下,数据是通过保存为纯文本TXT的格式进行储存的,该技术的应用能够在获取相关空间数据时体现出密度高、数据量大以及立体化的特点。
除此以外,工作人员应建立三维数字模型,经过相关的数字处理评估流程,充分发挥在数据采集工作中的应用价值。
3.三维激光扫描技术在市政道路工程中的应用3.1市政道路工程地形图测绘现如今,三维激光扫描技术广泛应用于市政道路工程地形图测绘中,在开展市政道路工程测绘工作的过程中常常受到一些条件的限制,包括交通复杂、车流和人流众多等,尽管测绘人员能够在实地开展测绘工作,但事实上对于自身安全有着极大的隐患。
三维激光扫描技术在城市建设中的应用案例
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三维激光扫描技术在城市建设中的应用案例城市建设是现代社会发展的重要方面,它不仅关乎城市的外貌和形象,还牵涉到人们的生活品质和城市功能的升级。
而在城市建设的过程中,三维激光扫描技术的应用正发挥着越来越重要的作用。
本文将结合几个实际案例,探讨三维激光扫描技术在城市建设中的具体应用,以及这些应用带来的益处。
首先,三维激光扫描技术在城市规划和土地利用方面进行了广泛的应用。
城市规划是城市建设的基础,而土地利用则直接关系到城市的可持续发展。
传统的城市规划和土地利用调研工作往往需要耗费大量的人力和物力,并且难以保证调查数据的准确性和全面性。
而采用三维激光扫描技术进行城市规划和土地利用的调研工作,则可以大大提高工作效率,并且准确获取城市地貌和建筑物的详细信息。
通过对城市的三维扫描,可以获得城市地形、建筑物高度和分布等数据,用于进行城市规划和土地利用的分析。
这些数据的准确性可以帮助规划者更好地了解城市现状,科学合理地进行城市规划和土地利用的决策,以实现城市的可持续发展。
其次,三维激光扫描技术在城市建筑物的监测和维护方面起到了重要的作用。
城市中的建筑物是城市的骨架,而其安全和正常运行对于城市居民的生活至关重要。
传统的城市建筑物监测和维护工作往往基于人工巡查和手工测量,不仅工作效率低下,而且难以覆盖到所有的建筑物。
而采用三维激光扫描技术进行城市建筑物的监测和维护,则可以高效、全面地获取建筑物的几何形态和结构参数。
通过对建筑物的三维扫描,可以检测建筑物的裂缝、位移和变形等问题,及时预警和处理潜在的结构安全隐患。
同时,基于三维激光扫描技术的建筑物监测系统可以实时监测建筑物的结构变化,提供准确的数据用于建筑物维护和管理。
这样一来,城市建筑物的监测和维护工作将更加全面、高效,为城市居民提供更安全、舒适的居住环境。
再次,三维激光扫描技术在城市文化遗产保护和修复方面有着重要的应用价值。
城市的文化遗产是城市的传统、历史和文化的重要载体,它们不仅具有重要的历史价值,还体现了城市的独特魅力。
三维激光扫描点云数据处理及应用技术
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三维激光扫描点云数据处理及应用技术三维激光扫描点云数据处理及应用技术一、引言三维激光扫描技术是一种非接触式的三维测量技术,可以实时地获取物体表面的三维坐标信息。
该技术已经广泛应用于工业设计、文化遗产保护、地质勘探等领域,并且在数字化城市建设、虚拟现实和增强现实等方面也发挥着重要的作用。
本文将介绍三维激光扫描点云数据处理及应用技术的基本原理和常见方法。
二、三维激光扫描点云数据处理技术1. 数据获取三维激光扫描仪通过发射激光束并记录激光束发射和接收时间差来测量物体表面的距离信息,从而得到点云数据。
激光扫描仪可以采用光学式或者机械式扫描方式,根据具体的应用需求选择适当的扫描仪。
2. 数据预处理由于激光扫描过程中可能会受到环境光、杂散光以及物体表面反射性质的影响,采集到的点云数据可能存在噪点和异常值。
因此,进行数据预处理是必要的。
数据预处理包括去除噪点和异常值、数据配准和配准误差校正等。
3. 数据配准点云数据通常是由多个局部扫描得到的,需要将这些局部扫描之间进行配准,构建出一个完整的点云模型。
数据配准的方法有ICP(Iterative Closest Point)算法、特征匹配算法等。
ICP算法是一种迭代寻找最小二乘误差的算法,通过不断优化匹配的点对之间的距离来实现数据配准。
4. 数据拟合和重建在点云数据处理过程中,需要对点云进行拟合和重建操作。
拟合操作可以通过曲线拟合、曲面拟合等方法实现,重建操作可以通过三角剖分、体素化等方法实现。
拟合和重建的目的是为了将点云数据转化为连续的曲线或曲面模型,方便后续的分析和应用。
三、三维激光扫描点云数据应用技术1. 工业制造领域三维激光扫描技术可以应用于产品设计、质量控制和零件检测等方面。
通过对工件表面的三维扫描,可以得到精确的三维模型,用于设计分析和制造过程控制。
同时,激光扫描还可以用于制造过程中的尺寸和位置检测,确保产品的质量。
2. 地质勘探领域三维激光扫描可以用于矿山勘探、地质灾害监测和地质构造分析等方面。
三维激光扫描技术在城市三旧改造中的应用
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三维激光扫描技术在城市三旧改造中的应用摘要:本文以广州市三旧改造项目为依托,探讨了三维激光扫描技术在某沿街建筑立面测绘项目中的外业数据采集、点云数据处理、立面图的绘制、精度检验等技术环节,同时对作业效率进行了分析,总结了新技术的优势及在项目实施过程中的不足之处。
关键词:三维激光扫描技术;三旧改造;GPS;精度1引言近些年,广州市实行三旧改造政策,三旧改造是对“旧城镇、旧厂房、旧村庄”进行改造,其对于改善城乡人居环境、推进节约集约用地、加快城镇发展具有重要的意义。
三旧改造涉及小区建筑外立面美化、楼宇亮化、市政设施配套优化,故其细节繁杂、需要精准的基础资料。
传统的全站仪测量方式在全面获取建筑物的相关信息时工作效率低,无法满足旧城改造工程的需求,而三维激光扫描技术可一站式对可视范围内的物体进行扫描作业,再经过专业软件绘制出各种成果图件,该方法效率高,不受光线条件的影响,能够得到被测物的空间坐标和色值的全部信息,目前,该技术已得到越来越广泛的应用。
2三维激光扫描技术概述2.1三维激光扫描技术原理三维激光扫描技术发展于上世纪90年代,该作业方式具有非接触、高效率、高密度和数字化等特点,被称为继GNSS导航定位技术之后测绘领域的又一次技术革命。
三维激光扫描系统类似于传统测量中的全站仪,由激光扫描仪及控制系统、内置数码相机、后期处理软件等组成,在仪器内,通过两个同步反射镜快速旋转,将激光脉冲发射体发出的窄束激光脉冲依次扫过被测区域,通过测量时间或相位差计算距离,再根据脉冲激光发射角度,计算出被测点的三维坐标。
2.2三堆激光扫描技术的优势(1)操作简便,作业效率高。
传统的全站仪测量方法,需要一个人架站,一个人跑点,复杂的房屋往往还需要再配一个人绘制草图。
而使用扫描仪测量,只需要一个人完成架站,仪器便可自动工作。
(2)绘图直观,无需草图。
由于是把周围环境数字化,在内业绘图过程中,作业人员面对的就是点云构成的实景,建筑结构一目了然,降低了外业数据向内业图形转化过程中的错误率。
三维激光点云技术在智慧城市空间信息测绘中的应用

三维激光点云技术在智慧城市空间信息测绘中的应用目录一、内容概述 (2)1.1 背景与意义 (2)1.2 技术发展概况 (4)二、三维激光点云技术原理 (5)2.1 激光扫描原理 (6)2.2 点云数据采集方式 (7)2.3 数据处理与精度评估 (9)三、智慧城市空间信息测绘需求分析 (9)3.1 城市空间结构特点 (11)3.2 空间信息测绘要求 (12)3.3 三维激光点云技术的适应性 (13)四、三维激光点云技术在智慧城市中的应用 (14)4.1 建筑物立面测量 (15)4.2 城市道路与交通监测 (16)4.3 地形地貌与土地利用调查 (18)4.4 环境监测与保护 (19)4.5 其他领域的应用案例 (20)五、关键技术问题与解决方案 (21)5.1 数据采集与处理难题 (22)5.2 精度提升方法 (23)5.3 数据共享与协同作业 (24)六、三维激光点云技术在智慧城市中的发展趋势与挑战 (25)6.1 技术发展趋势 (27)6.2 面临的挑战与对策 (28)七、结论与展望 (29)7.1 主要研究成果总结 (30)7.2 对未来研究的展望 (31)一、内容概述随着城市化进程的加速,智慧城市已成为现代城市规划、建设和管理的重要趋势。
在这个过程中,空间信息的精确获取与高效处理显得尤为关键。
三维激光点云技术,作为一种先进的遥感技术,因其高精度、高密度和实时性强的特点,在智慧城市空间信息测绘中发挥着不可替代的作用。
本文首先介绍了三维激光点云技术的基本原理和发展历程,重点阐述了其在智慧城市空间信息测绘中的具体应用。
通过与传统测绘技术的对比分析,揭示了三维激光点云技术在精度、效率等方面的显著优势。
文章还探讨了三维激光点云数据在城市规划、土地利用、交通管理等多个领域的应用潜力,为智慧城市的建设提供了有力的技术支撑。
本文还针对三维激光点云数据处理和分析中面临的挑战,如数据质量、处理算法、存储空间等问题,提出了相应的解决方案和建议。
探究三维激光扫描技术及其发展现状
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探究三维激光扫描技术及其发展现状1 引言随着计算机图形学的迅速发展,人们对事物的认识已从平面二维空间,逐渐转向空间三维立体思维模式,三维模拟、实物重构、虚拟现实等理论的相继提出,虚拟现实、数字城市、数字博物馆、逆向工程等新名词相继出现并开始进入应用阶段。
这些技术都不可或缺的需要进行三维几何建模,而传统的AutoCAD、3D Max、MAYA等建模工具已经逐渐不能胜任人们对复杂曲面物体的建模需要,三维激光扫描仪的出现解决了这一实际问题,地面三维激光扫描技术是测绘领域继GPS技术之后的又一次技术革命,已经逐渐成为广大科研人员和工程技术人员全新的解决问题的手段,并逐渐取代一些传统的测绘手段,为工程与科学研究提供了更准确的数据。
2 三维激光技术及发展现状三维激光扫描仪的主要构造是由一台高速精确的激光测距仪,配上一组可以引导激光并以均匀角速度扫描的反射棱镜。
激光测距仪主动发射激光,同时接受由自然物表面反射的信号从而可以进行测距,针对每一个扫描点可测得测站至扫描点的斜距,再配合扫描的水平和垂直方向角,可以得到每一扫描点与测站的空间相对坐标。
如果测站的空间坐标是已知的,那么则可以求得每一个扫描点的三维坐标。
扫描仪以反射镜进行垂直方向扫描,水平方向以伺服马达转动仪器来完成水平360度扫描,从而获取三维点云数据。
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求。
我国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。
近几年,HDS2500、ILRIS.3D、LMS-Z210和MENSI GS200这类基于测距技术的激光扫描仪的出现,实质上是三维激光扫描技术的革新和发展。
地面三维激光扫描技术在城市测绘中的应用
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地面三维激光扫描技术在城市测绘中的应用摘要:在社会经济发展水平不断提升的背景下,人们开始重视城市规划建设工作,而地面三维激光扫描技术已经成为城市测绘工作中的主要内容,将会直接影响到测绘效率以及实际测绘质量。
三维激光扫描技术又被称作实景复制技术,可以借助高速激光在比较短的时间内获取测量区域的三维坐标数据。
因此本文首先分析地面激光扫描仪的基本工作原理,其次探讨城市应用的主要测绘方式,最后研究激光扫描立面测绘的优势,以期对相关研究具有一定的参考价值。
关键词:地面三维激光扫描技术;城市测绘;应用引言:在进行城市优化建设的过程中,需要高质量的测绘工作提供数据支撑,因此有关部门应该积极投入到城市的地面测绘工作之中。
三维激光扫描技术是现代化测绘行业中的新兴技术,可以协助测绘人员迅速获得测量位置的空间点位信息,从而创建出具有地物、地貌情况的三维坐标图。
与传统形式的测量技术有所不同,三维激光扫描技术的应用优势是可以在各个角度进行测量,并不需要测绘人员实施瞄准工作,通常具有量化的防水性能以及远程测绘能力。
1地面激光扫描仪的基本工作原理在现代化测绘行业中,测绘工作者广泛使用的是脉冲型地面三维激光扫描仪,这种扫描仪可以在时间飘移的工作原理下进行城市测距工作。
地面激光扫描仪在马达系统的影响下,可以管控多面反射棱镜进行高速转动工作,脉冲激光束可实施面阵列或是线阵列的扫描处理工作,既可以进行大范围扫描,也能够开展小角度的扫描。
现如今,三维激光扫描仪在实际测绘工作中能够获得的观测数据内容主要涵盖:扫描仪器和扫描点的间距值、激光光束具有的垂直角以及水平角度、地物表面点具有的实际发射强度和实体影像包含的数据信息等。
其中激光光束垂直角、水平角的数据,可以协助测绘技术人员计算出扫描点位所处的三维坐标值。
2在城市中应用地面三维激光扫描立面的主要测绘方式2.1外业数据采集测绘人员在开展立面测量时,通常不需要使用坐标,因此,采集外业数据时,也并不需要界定管控网以及靶标的位置。
测绘技术中的城市3D建模方法与应用

测绘技术中的城市3D建模方法与应用城市3D建模是一种利用测绘技术,通过获取城市空间数据并进行处理、分析、可视化呈现的方法。
它可以准确地还原城市的地理和空间信息,为城市规划、城市管理、建筑设计等领域提供重要的参考依据。
本文将介绍城市3D建模的基本方法和应用。
一、激光扫描技术激光扫描技术是当前城市3D建模中最常用的方法之一。
它利用激光设备对城市建筑物进行扫描,通过测量激光的反射时间和强度,得到建筑物各个点的空间坐标信息。
然后,将这些坐标点进行处理和拼接,就可以得到建筑物的三维模型。
激光扫描技术具有高精度、高效率和非接触等优点,广泛应用于城市规划、文物保护和工程测绘等领域。
二、摄影测量技术摄影测量技术是另一种常用的城市3D建模方法。
它通过利用航空或卫星影像,从不同角度对城市进行拍摄,然后利用图像处理算法,提取建筑物的轮廓和纹理信息,最终生成建筑物的三维模型。
摄影测量技术具有覆盖面广、成本低的优点,适用于大范围、快速获取城市3D模型的需求。
三、地理信息系统技术地理信息系统(GIS)技术在城市3D建模中起着重要的作用。
它通过整合各种空间数据,包括地形数据、地貌数据、建筑物数据等,构建了一个完整的城市空间数据库。
利用GIS技术,可以对城市进行多层次、多维度的分析和模拟,为城市规划和决策提供科学依据。
同时,GIS技术还可以与其他测绘技术和建模方法相结合,实现更加精确和综合的城市3D建模。
四、城市3D建模的应用城市3D建模在各个领域都有着广泛的应用。
在城市规划中,可以利用3D建模技术对城市的现状进行精确分析,为城市扩建、道路布局等决策提供依据。
在建筑设计中,可以利用3D建模技术进行建筑形态和外观的设计,实现更加精细和个性化的建筑物。
在文物保护中,可以利用3D建模技术对古建筑进行数字化保护和重建,保留历史文化遗产。
此外,在旅游推广、城市管理和资源调查等方面,城市3D建模也发挥着重要的作用。
总结起来,测绘技术中的城市3D建模方法可谓多种多样。
三维激光实景技术在智慧城市建设中的应用
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三维激光实景技术在智慧城市建设中的应用摘要:随着计算机、测绘、地理信息技术的发展,基于移动测量系统的可量测实景三维应用技术已成为智慧城市管理信息化建设中的主流技术。
本文介绍了三维激光实景技术在智慧城市的几个方向中的应用情况。
关键字:三维激光;实景;智慧城市;一、引言2010年,IBM正式提出了“智慧的城市”愿景,希望为世界和中国的城市发展贡献自己的力量。
智慧城市,即是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息,从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出只能响应。
其实质是利用先进的信息技术,实现城市智慧式管理和运行,进而为城市中的人创造更美好的生活,促进城市的和谐、可持续成长。
智慧城市对地理信息的生产模式、服务模式提出了全新的要求,大量的数字化信息采集技术随之出现,其中最杰出的应为三维激光实景技术,它是一种先进的全自动高精度立体扫描技术,是继GPS技术以来测绘领域的又一次技术革新。
它的出现推动着三维空间数据获取向着集成化、数字化、实时化、动态化和智能化发展。
如何将人类现实生活环境中的各种信息转化为计算机可以处理的数据问题已经得到了实现,智慧地球和智慧城市建设的实现也不再是人类遥不可及的梦想。
二、三维激光实景技术特点中海达旗下子公司武汉海达数云技术有限公司,致力于致力高精度三维激光测量系列产品开发、应用服务与产业化,以完全自主知识产权的高精度三维激光测量技术为核心,以3S技术为依托,围绕高精度三维激光扫描仪器及其集成系统的研发、生产、销售与行业应用,面向测绘地理信息、数字文化遗产、精密工业测量、智慧城市等领域提供完整的信息化解决方案与服务,为数字三维世界建设与应用提供技术支撑。
海达数云所使用的三维激光实景技术,在二维地图的基础之上,增加了连续的360度实景三维影像,并通过专门的数据开发平台与数字城市网格化管理平台无缝集成,从而给用户提供了具有丰富环境信息和立面信息的实景三维可视化环境,真正满足了把整个城市的市容市貌装进电脑的需求,它不但以真实的方式展现了城市发展变迁,而且创造了一种崭新的数据管理与服务方式,为智慧城市现代化业务提供可视化、可测量的应用,给用户提供了最好的交互性。
城市建模中三维激光点云数据的运用
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城市建模中三维激光点云数据的运用随着三维激光扫描技术水平的不断提高,逐渐成为了城市建模中不可缺少的一个重要技术组成部分。
基于此,本文通过介绍HDS2500激光扫描系统在城市建模中的应用实例,分析了城市建模中三维激光点云数据的具体运用情况。
标签:城市建模三维激光扫描点云数据现阶段在建立虚拟城市时,通常都是通过城市数据地图、建筑设计图纸、航空摄影以及三维激光扫描数据等方式来取得所需数据。
而当中的三维激光扫描技术系统作为一种先进的测量技术手段,正在随着仪器价格的不断下降逐渐在各大技术领域例如三维建模、空间分析以及形态测量中发挥着非常重要的作用。
1三维激光扫描技术分类通常我们会按照激光测距原理把三维激光扫描技术分为三大类,主要包括激光三角法、脉冲测距法以及基于相位测距法等。
激光扫描技术采用的是仪器内部坐标系统,如图1所示,X轴、Y轴均在横向扫描面内并相互垂直,而Z 轴垂直于横向扫描面,同时还通过X轴和Y轴的交点。
2城市建模中三维激光点云数据的实际运用2.1HDS2500三维激光扫描系统简介HDS2500三维激光扫描系统主要包括两个部分,一部分为HDS2500三维激光扫描仪,扫描仪中有一个激光脉冲发射体,在运行过程中同时有两个反光镜不断的按照一定的顺序快速旋转,并将激光脉冲发射体发出的窄束激光脉冲全部扫过被检测区域。
该扫描仪在计算距离时的依据就是激光脉冲从发出到返回所花费的时间,与此同时该扫描仪还可以利用编码器测量每个脉冲的角度大小,以此来获得被测物体的坐标,并将这些坐标显示在电脑屏幕上,就可以形成被测物体相对应的点云图。
如下图1所示为某建筑大楼的点云图。
而HDS2500三维激光扫描系统中的另一部分则为Cy-clone软件,通过采用Cy-clone软件,将点云图按照一定的原理转换为断面图、等高线图、三维模型等。
人们可以从Auto-CAD软件平台更快捷的获得所需数据,同时也可以采用Cyclone软件在点云图的基础上进行三维交互式可视化检测等操作,快速的完成相关概念的设计工作。
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探究三维激光扫描技术在数字城市中的应用
摘要:三维激光扫描技术是随空间点阵扫描技术和激光无反射棱镜长距离快速
测距技术发展而产生的一项新测绘技术,是一种崭新的革命性的测量工具。
本文
主要探讨了三维激光扫描技术在数字城市中的应用。
关键词:三维激光扫描技术;数字城市;应用
数字城市的建设给城市提供了有效的规划与管理,为城市的经济发展带来更
大的机遇和美好的前景。
三维激光扫描技术是发展迅速的一种技术,它已成为空
间数据获取的一种重要技术手段,三维地面激光扫描仪可用于城市三维重建和局
部区域空间信息获取,目前正引起广泛的关注,与传统的测量手段相比,三维激
光扫描技术具有独特的优势,可以把三维模型转换到城市坐标系统中,此外可以
通过生成模型平台实现虚拟场景的漫游,为数字城市提供基础数据和信息浏览。
1三维激光扫描技术和数字城市概述
1.1三维激光扫描技术概述
三维激光扫描技术不同于单纯的测绘技术,它主要面向高精度逆向三维建模
及重构,传统测绘技术主要是单点精确测量,但用它做建模工作时就爱莫能助了,因为描述目标结构的完整属性需要大量的测绘点采集,少则几万个,多则几百万
以上,这样才能把目标完整的搬到电脑中来,所以,用现代高精度传感技术做辅
助就解决了这个问题,三维激光扫描技术就是这类全自动高精度立体扫描的技术。
三维激光扫描技术的应用面非常宽广,它是正向建模(如:由人工操作CA—TIA、UG、CAD….)的对称应用,所以说它为逆向建模技术(如:从实体或实景中直接还
原出模型)。
逆向建模可以将设计、生产、实验、使用等过程中的变化内容重构回来,然后进行各种结构特性分析(如:形变、应力、效能、过程、工艺、姿态、预
测等)、检测、模拟、仿真、CIMS、CMMS、虚拟现实、柔性制造、虚拟制造、虚
拟装配等,这对于有限元分析、工程力学分析、流体动力分析等软件来说是非常
重要的,对于精度适合的工作还可以进行后处理测绘、计量等。
地面三维激光扫
描技术的出现是以三维激光扫描仪的诞生为代表的,有人称“三维激光扫描系统”
是继GPS(Global Position)以来,测绘领域的又一次技术革命。
1.2数字城市概述
数字城市的内容包括技术组成、组织结构及应用等方面。
数字城市组织结构,即数字城市工程将通过建设宽带多媒体网络、地理信息系统等基础设施平台,整
合城市信息资源,建立电子政务、电子商务、社会保障等空间信息管理服务系统。
数字城市是城市信息技术的综合应用,也是当前信息技术应用最广泛的领域。
就
这个意义而言,数字城市应用十分广泛,归纳起来主要有十二个方面:电子政务、电子商务、城市智能交通、市政基础设施管理、公共信息服务、远程教育、社会
医疗保障、社区管理、突发事件处理、城市环境检测、智能化小区、水网调配等。
数字城市的体系结构包括:(1)数据获取与更新体系。
包括城市地表、上空及
地下等自然地理数据的自动获取系统,城市基础设施数据的实时获取和更新体系,城市人文、经济、政论等社会数据的变更与监控系统等。
(2)数据处理储存体系。
包括高密度高速率的海量数据储存设施、多分辨率海量数据实时地存贮、压缩、
处理技术、元数据管理技术、空间数据仓库等。
(3)信息提取与分机体系。
包括数
据互操作、多元数据集成、信息智能提取分机、海量空间数据的智能提取与分析、决策支持等设施与技术。
(4)网络体系。
包括高宽带网络、智能网络,支持基于网
络的分析式计算操作系统,基于对象的分布式网络服务,分布处理和互操作协议
等。
(5)应用体系。
包括城市规划、地籍管理、城市防灾、城市交通等。
同时还包
括城市网络生活方式等。
(6)管理体系。
包括专业人员小组、教育培训、安全管理、系统维护、标准与互操作规范、相关法规等。
2 三维激光扫描技术在数字城市中的应用
2.1 扫描计划制定
制定详细的工作计划应首先明确扫描对象,可以进行现场踏勘,采集影像、
做好观察记录;其次,根据扫描对象、扫描仪的性能确定扫描采样分辨率、设计
合适的扫描路线、确定设站和标靶位置。
本研究使用的Leica Scan Station2地面激
光扫描仪的扫描类型是脉冲式扫描,其基本参数为:测量距离 2~300m,视场角(FOV)360°×270°,50m处单点测距精度±6mm,测角精度±12"最大扫描速率50000点/s。
待扫描的建筑体积约为70m×20m×30m。
根据该扫描建筑,设定扫描
站数为四站,分别为建筑的东南、西北、西南、东北,每两站之间架设2个公共
标靶。
扫描精度为100m 处0.2m×0.2m,并根据建筑表面的复杂程度进行加密扫描。
由于该建筑结果对称、构造具有重复性,因此仅需精细扫描一个楼层即可满
足后面三维建模需要。
2.2 外业数据采集
外业工作主要包括数据采集、现场分析采集到的数据是否大致符合要求、进
行初步的质量分析和控制等。
现场扫描标靶时把各标靶编号,利于后处理,同时
使用GPS测量3个以上的标靶的坐标,以便于后期的扫描坐标系和绝对坐标系的转换。
本次外业工作按照设计总共分4站进行扫描,每站扫描时间在半小
时左右,采集的点云数量约1200万个。
2.3 内业数据处理
后期数据处理是整个作业过程中最重要也是工作量最大的一环。
处理软件采
用三维激光扫描仪的配套软件Cyclone。
Cyclone 能够管理海量数据,并能依据标
靶或点云实现点云拼接、数据分块处理和管理功能,可根据点云自动生成平面、
曲面、圆柱、弯管等几何体,并自动构网和生成等高线,依据点云厚度生成点云
切片。
可以输出dxf、ptx、pts、txt等多种数据格式。
Cyclone还具备了正射影像
输出功能,CAD用户可以在纠正的影像上得到高精度的二维线划图。
(1)数据
预处理。
数据的预处理包括对点云数据的去噪、修补,经过预处理后点云数据的
质量直接决定着模型的质量。
对噪声的处理需要手动和软件处理相结合,并设置
合适的距离阈值,对噪声点进行删除。
(2)数据拼接。
在数据采集时,如果被
量测物体较大,一般采用分测站的形式对物体进行扫描。
点云的拼接方法可以分
为 2 种方法:基于测站的拼接和基于目标或点云的拼接。
第1种方法首先要进行
控制测量,建立测站点,扫描相当于碎步测量,其点云的质量只与该测站的站点
和扫描质量有关,与其他测站无关。
但这种方法需要三维激光扫描仪具有整平、
定向和对中的功能。
第2种方法首先要用至少3个连接点将相邻测站的点云进行
拼接,连接点可以是专用标靶或提取的特征点。
本研究采用第2种方法。
首先利
用标靶对扫描的各站进行拼接,使各站数据融合为一个整体,拼接结果误差应< 0.006 m。
如果误差较大,应剔除配准用的个别标靶,但每站配准用的标靶至少为
2个。
如果剔除个别标靶后,误差仍然不可接受,可以使用特征点点云数据进行
配准。
把拼接后的数据保存为一个模型空间数据,使用经 RTK 测量、具有当地坐
标系坐标的标靶配准该拼接数据。
配准后的点云数据坐标为当地坐标系下的点云
数据。
(3)三维建模。
(4)纹理贴片。
建筑物的三维模型建成以后,再通过3D Studio Max 软件对建筑物模型进行纹理贴片,其中纹理信息使用高分辨率的数码
相机获取,最后生成建筑物模型。
3结语
近些年来,随着数字化技术的迅速发展,各种不同领域对于获取原始数据信息的需求也日益增多。
其它相关技术如计算机、机械制造等的进步和发展,使人们获取信息的方法和技术变得多种多样。
三维激光扫描技术是其中一种利用激光脉冲对物体表面进行扫描从而获取其表面特征信息的技术,它适用于中近距离的宽场景、大物体的快速高精度扫描,为建立场景的三维模型提供了必要而且准确的工具。
通过与计算机的连接,三维激光扫描的后处理技术可以使扫描结果得到更为广泛的应用。
参考文献:
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