三维激光扫描技术(Lidar)2015
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三维激光扫描技术介绍
LIDAR技术
东华理工大学
三维激光扫描技术的概念
通过高速激光发射器运用激光测距原理（包括脉冲激光和 相位激光），瞬时测得空间三维坐标值的测量仪器.
B1001F23
特点：1.三维测量 在传统测量概念中，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， 但测量的数据大多都是二维形式的， 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，同时还有物体反射率的信息，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。
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脉冲激光测距原理
相位激光测距原理
相位式激光测距是通过测量调制的激光 信号在待测距离上往返传播所形成的相 移，间接测出激光传播时间，再根据激 光传播速度，求出待测距离。
相位计算模式
高速脉冲式扫描仪 先进的脚本控制 集成高分辨率数码相机 集成双轴补偿器
仪器高标记 全站仪三角基座 QuickScanTM 扫描按钮 先进的计时设备
新疆果子沟西气东输工程 用户单位：中国地质环境监测院
奥运场馆数字化月坛体育场工程 用户单位：西城规划局
陕西清凉山地质裂缝工程
使用设备：徕卡Scanstation2
兵马俑2号坑高精度考古现场记录 用户单位:西安四维航测遥感中心 使用设备:HDS3000,HDS2500
310°垂直旋转
世界上最快的扫描速度
500,000点/秒超高速扫描 如果您需要在短时间内获取高清晰测量的数据，那么徕卡HDS6000 全球扫描速度最快的扫描仪正好是能够满足您高精度现场测量的理想设备
两种操作模式提高了扫描仪的通用性
“低能量” 和 “高能量” 模式 高能量 (High Power) 最大距离 最大扫描速度 低能量模式针对“Super High, High 和 Middle”这几种扫描密度 在不需要调整仪器的情况下获得最佳的数据质量（少噪音点） 如果使用低能量模式，扫描时间会加倍
●测量级精度 模型表面精度 2mm 距离精度 +/- 4mm 点位精度 6mm 标靶获取精度 ±1.5mm
●高密度扫描 密度是指点见距离 < 1mm at any range （精度 小于1mm） 长距离也可精细扫描 标靶可放置在较远距离
提杆
蓝牙天线，用于 PDA控制
360°水平扫描 310°垂直扫描 一体化控制面板 USB插口，可通过U盘下载数据
隧道验收
针对隧道工程施工的特殊性，使得隧 道测量变成了测量学的难题，隧道挖 方量的计算，理想隧道和实际挖掘隧 道之间存在的多挖欠挖比较，以及危 险的环境怎样快速的获得数据保证外 业人员人生安全，这些随着三维激光 扫描技术在隧道施工验收方面的应用 变的迎刃而解，为隧道施工节约大量 成本，降低外业的危险系数，为隧道 施工验收提供最好的解决方案。
多种扫描控制选项
1.笔记本操作
•
Cyclone – SCAN可以让用户利用HDS6000的倾斜传感器作为质量 保证的指示器，进行导线测量、交会测量、后视、放样等操作。 视场角和扫描密度 利用预设参数，具有“一键扫描”功能 可以将数据存储到外部存储器中
2.方便的 6键操作面板，带英文和数字的显示器
• • •
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HDS产品的距离和工作流程 全面的硬件和软件选择
TruView
软件
• • • •
• • • •
可通过网络读取数据 远程可视化 完全的3D视角 可超链接到外部文档
电力设施
变电站和电力输送系统，往往结构复 杂，同时所处的环境危险，利用传统 的测量手段，很难搜集到完整的数据 信息。通过三维激光扫描仪可以缩短 时间，实现全面的数据采集
大型制造
曲面线性分析，高精度模型拟合， 为大型制造业提供可靠分析数据， 虚拟拆装，军工制造，为高精度测 量提供有力保障。
故宫扫描测绘工程
外部整平气泡
360° 水平旋转
全球脉冲式扫描 仪最大视场角
优点：
●全景扫描
上部窗口的重叠区域
上部窗口 7.5° 57.5° 32.5° 42.5° 主窗口
●提高扫描效率
●避免不必要的拼接 ●双窗口模式
10°
270° 垂直旋转
脉冲式扫描仪全球最快扫描速度
50000点/秒
从现实到3D 数据
最小光斑、低噪音点云
光斑大小: 50m处恒定的 3mm
30m 0m 10m 20m 3mm 40m 50m
ScanStation 2是市
场上拥有最小光斑的 扫描仪。
ScanStation 2 被独立检测
公认为具有市场同类产品中 最小的噪音点。
低噪音点
高范围噪音点
●测量级精度的双轴补偿器
可架设在已知点上 导线测量和交汇法 可以输入点坐标来放样 精度 1”, 补偿范围 +/- 5’ 类似于全站仪
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最大速度500,000点/秒
内置数据存储器 (60 GB)
内部水平传感器
集成内置电池??
外部电源线接口和数据下载接口
扫描仪底部可架设于三角基座上
特点
360° 水平旋转
– 连续的激光束测量点间的距离变化 – 扫描仪水平旋转 • 360°旋转角 – 垂直反射镜反射激光束到不同的垂 直角度 • 310°的视角 • 垂直角度由反射镜的马达测量 – 通过距离，水平角度和垂直角度计 算点的三维坐标
3.通过蓝牙用PDA控制
超高速的扫描能力 简洁，便携，易用 测距长：79M 准确、低噪音的数据 多种的扫描控制选项 集成了倾斜传感器，提高了扫描数据的精度
文物保护
上下5000年文化，在中国大地上留下无数 痕迹，针对中国众多文物，文物保护作为 国家的重点课题，新技术的介入推动文物 保护一步步向数字化迈进。三维激光扫描 仪以其三维呈现，精确的测量数据以及逼 真的RGB信息等特点，在中国文物保护方 向独领风骚，其优越的性能使文物复杂的 测绘从不可能变为可能，从手工描绘到完 全数字呈现，突破了质的飞跃，真正意义 上实现了历史的数字化保存，为历史佐证！
桥梁改建
获取桥梁现状的扫描数据，基于点云数 据生成三维桥梁模型，或者直接基于点 数据完成桥梁的改建设计
建筑测量
在城市及建筑测量领域，三维激光扫描 仪不但可以完成建筑结构的测绘，得到 三维建筑模型，并且可以实现建筑施工 质量监测。通过三维激光扫描仪对建筑 扫描形成的点云可以帮助我们完成立面 图绘制三维模型构建基本尺寸量算等结 果
工业应用
工业的发展带动我国经济发展，其重要性 不言而喻，而在国际数字化的大环境下我 国数字化也提上了日程，针对工厂数字化， 工厂改造方面，徕卡HDS高清晰测量系统 能够得到真实的三维工厂数据模型，设计 人员无需到达现场就能完成工程设计。管 道设计方面，徕卡Cyclone软件除了能够建 立工程现场的三维数据模型之外，也能够 在扫描点云数据中完成管道设计。
地形测绘
摆脱特征点的束缚 常规测量地形是通过地形的特征取点，通过 点的连线得出最终的地形图，常规的手段无 法对复杂地形进行测绘，因为地形变化大所 产生的海量特征点用常规手段将花费大量的 外业时间。 三维激光扫描仪其高质量的三维点云和快速 的扫描速度，对地形变化的完整记载，能够 立体的体现地形数据，灵活的数据格式方便 各种结果的输出，解决常规测量无法实现的 测量结果。
3D CAD 模型构建 2D 图件提取
Cyclone
软件
丰富的3D 点云数据
点云分析 可控制18亿点云
AutoCAD CloudWorx
CloudWorx
软件
在常见CAD应 MicroStation CloudWorx 用中进行点云 PDMS CloudWorx 分析
SmartPlant CloudWorx
LIDAR技术
东华理工大学
三维激光扫描技术的概念
通过高速激光发射器运用激光测距原理（包括脉冲激光和 相位激光），瞬时测得空间三维坐标值的测量仪器.
B1001F23
特点：1.三维测量 在传统测量概念中，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， 但测量的数据大多都是二维形式的， 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，同时还有物体反射率的信息，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。
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脉冲激光测距原理
相位激光测距原理
相位式激光测距是通过测量调制的激光 信号在待测距离上往返传播所形成的相 移，间接测出激光传播时间，再根据激 光传播速度，求出待测距离。
相位计算模式
高速脉冲式扫描仪 先进的脚本控制 集成高分辨率数码相机 集成双轴补偿器
仪器高标记 全站仪三角基座 QuickScanTM 扫描按钮 先进的计时设备
新疆果子沟西气东输工程 用户单位：中国地质环境监测院
奥运场馆数字化月坛体育场工程 用户单位：西城规划局
陕西清凉山地质裂缝工程
使用设备：徕卡Scanstation2
兵马俑2号坑高精度考古现场记录 用户单位:西安四维航测遥感中心 使用设备:HDS3000,HDS2500
310°垂直旋转
世界上最快的扫描速度
500,000点/秒超高速扫描 如果您需要在短时间内获取高清晰测量的数据，那么徕卡HDS6000 全球扫描速度最快的扫描仪正好是能够满足您高精度现场测量的理想设备
两种操作模式提高了扫描仪的通用性
“低能量” 和 “高能量” 模式 高能量 (High Power) 最大距离 最大扫描速度 低能量模式针对“Super High, High 和 Middle”这几种扫描密度 在不需要调整仪器的情况下获得最佳的数据质量（少噪音点） 如果使用低能量模式，扫描时间会加倍
●测量级精度 模型表面精度 2mm 距离精度 +/- 4mm 点位精度 6mm 标靶获取精度 ±1.5mm
●高密度扫描 密度是指点见距离 < 1mm at any range （精度 小于1mm） 长距离也可精细扫描 标靶可放置在较远距离
提杆
蓝牙天线，用于 PDA控制
360°水平扫描 310°垂直扫描 一体化控制面板 USB插口，可通过U盘下载数据
隧道验收
针对隧道工程施工的特殊性，使得隧 道测量变成了测量学的难题，隧道挖 方量的计算，理想隧道和实际挖掘隧 道之间存在的多挖欠挖比较，以及危 险的环境怎样快速的获得数据保证外 业人员人生安全，这些随着三维激光 扫描技术在隧道施工验收方面的应用 变的迎刃而解，为隧道施工节约大量 成本，降低外业的危险系数，为隧道 施工验收提供最好的解决方案。
多种扫描控制选项
1.笔记本操作
•
Cyclone – SCAN可以让用户利用HDS6000的倾斜传感器作为质量 保证的指示器，进行导线测量、交会测量、后视、放样等操作。 视场角和扫描密度 利用预设参数，具有“一键扫描”功能 可以将数据存储到外部存储器中
2.方便的 6键操作面板，带英文和数字的显示器
• • •
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HDS产品的距离和工作流程 全面的硬件和软件选择
TruView
软件
• • • •
• • • •
可通过网络读取数据 远程可视化 完全的3D视角 可超链接到外部文档
电力设施
变电站和电力输送系统，往往结构复 杂，同时所处的环境危险，利用传统 的测量手段，很难搜集到完整的数据 信息。通过三维激光扫描仪可以缩短 时间，实现全面的数据采集
大型制造
曲面线性分析，高精度模型拟合， 为大型制造业提供可靠分析数据， 虚拟拆装，军工制造，为高精度测 量提供有力保障。
故宫扫描测绘工程
外部整平气泡
360° 水平旋转
全球脉冲式扫描 仪最大视场角
优点：
●全景扫描
上部窗口的重叠区域
上部窗口 7.5° 57.5° 32.5° 42.5° 主窗口
●提高扫描效率
●避免不必要的拼接 ●双窗口模式
10°
270° 垂直旋转
脉冲式扫描仪全球最快扫描速度
50000点/秒
从现实到3D 数据
最小光斑、低噪音点云
光斑大小: 50m处恒定的 3mm
30m 0m 10m 20m 3mm 40m 50m
ScanStation 2是市
场上拥有最小光斑的 扫描仪。
ScanStation 2 被独立检测
公认为具有市场同类产品中 最小的噪音点。
低噪音点
高范围噪音点
●测量级精度的双轴补偿器
可架设在已知点上 导线测量和交汇法 可以输入点坐标来放样 精度 1”, 补偿范围 +/- 5’ 类似于全站仪
B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23
B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23 B1001F23
B1001F23
B1001F23
B1001F23 B1001F23
最大速度500,000点/秒
内置数据存储器 (60 GB)
内部水平传感器
集成内置电池??
外部电源线接口和数据下载接口
扫描仪底部可架设于三角基座上
特点
360° 水平旋转
– 连续的激光束测量点间的距离变化 – 扫描仪水平旋转 • 360°旋转角 – 垂直反射镜反射激光束到不同的垂 直角度 • 310°的视角 • 垂直角度由反射镜的马达测量 – 通过距离，水平角度和垂直角度计 算点的三维坐标
3.通过蓝牙用PDA控制
超高速的扫描能力 简洁，便携，易用 测距长：79M 准确、低噪音的数据 多种的扫描控制选项 集成了倾斜传感器，提高了扫描数据的精度
文物保护
上下5000年文化，在中国大地上留下无数 痕迹，针对中国众多文物，文物保护作为 国家的重点课题，新技术的介入推动文物 保护一步步向数字化迈进。三维激光扫描 仪以其三维呈现，精确的测量数据以及逼 真的RGB信息等特点，在中国文物保护方 向独领风骚，其优越的性能使文物复杂的 测绘从不可能变为可能，从手工描绘到完 全数字呈现，突破了质的飞跃，真正意义 上实现了历史的数字化保存，为历史佐证！
桥梁改建
获取桥梁现状的扫描数据，基于点云数 据生成三维桥梁模型，或者直接基于点 数据完成桥梁的改建设计
建筑测量
在城市及建筑测量领域，三维激光扫描 仪不但可以完成建筑结构的测绘，得到 三维建筑模型，并且可以实现建筑施工 质量监测。通过三维激光扫描仪对建筑 扫描形成的点云可以帮助我们完成立面 图绘制三维模型构建基本尺寸量算等结 果
工业应用
工业的发展带动我国经济发展，其重要性 不言而喻，而在国际数字化的大环境下我 国数字化也提上了日程，针对工厂数字化， 工厂改造方面，徕卡HDS高清晰测量系统 能够得到真实的三维工厂数据模型，设计 人员无需到达现场就能完成工程设计。管 道设计方面，徕卡Cyclone软件除了能够建 立工程现场的三维数据模型之外，也能够 在扫描点云数据中完成管道设计。
地形测绘
摆脱特征点的束缚 常规测量地形是通过地形的特征取点，通过 点的连线得出最终的地形图，常规的手段无 法对复杂地形进行测绘，因为地形变化大所 产生的海量特征点用常规手段将花费大量的 外业时间。 三维激光扫描仪其高质量的三维点云和快速 的扫描速度，对地形变化的完整记载，能够 立体的体现地形数据，灵活的数据格式方便 各种结果的输出，解决常规测量无法实现的 测量结果。
3D CAD 模型构建 2D 图件提取
Cyclone
软件
丰富的3D 点云数据
点云分析 可控制18亿点云
AutoCAD CloudWorx
CloudWorx
软件
在常见CAD应 MicroStation CloudWorx 用中进行点云 PDMS CloudWorx 分析
SmartPlant CloudWorx