三維激光掃描技術論文

　　三維激光掃描技術是對激光測距技等原理進行利用并以此獲得數據的一種新型技術，下面小編給大家分享三維激光掃描技術論文，大家快來跟小編一起欣賞吧。

　　三維激光掃描技術論文篇一

　　三維激光掃描技術及其應用探討

　　【摘 要】本文首先對三維激光掃描技術的理論、系統(tǒng)組成、工作原理進行分析，對三維激光掃描技術的特點進行總結，對三維激光掃描流程進行探討，并對三維激光掃描技術的應用進行研究。

　　【關鍵詞】三維激光掃描;應用;測量

　　引言

　　三維激光掃描技術是對激光測距技等原理進行利用并以此獲得數據的一種新型技術，廣泛應用于變形監(jiān)測、工程測量、地形測量、斷面和體積測量等領域，具有一些優(yōu)勢，包括無需合作目標、精度較高、密度較高、效率較高以及全數字特征等。三維激光掃描技術能夠真實描述掃描對象的整體結構，以及形態(tài)特性，能夠迅速準確的生成三維數據模型，防止基于點數據的分析方法導致的片面性。把三維激光掃描技術和控制策略相互結合在一起，能夠得到掃描目標的坐標。本文對有關三維激光掃描技術及其應用進行分析和探討，不足之處，敬請指正。

　　1 三維激光掃描技術

　　三維激光掃描技術選用的是非接觸式高速激光測量的方法，對相關物體幾何數據及影音資料進行獲取，最后利用后處理軟件對數據進行處理和分析，轉換成具有坐標系的三維空間坐標及模型，并能夠用多種數據格式輸出，滿足空間數據庫的數據源，以及三維激光掃描技術的不同應用需求。

　　1.1 系統(tǒng)組成

　　(1)三維激光掃描儀;(2)數碼相機;(3)后處理軟件;(4)電源以及附屬設備。

　　1.2 工作原理

　　三維激光掃描技術利用設備內部的激光脈沖發(fā)射器，向相關目標物體發(fā)射一束激光脈沖，通過反光鏡旋轉，發(fā)射出的激光脈沖掃描目標，信號接收器接收反射回來的激光脈沖，對相關數據進行記錄，包括每個激光脈沖從發(fā)射到被測物表面，然后返回設備所經過的時間，以此獲取目標到掃描中心的距離，除此之外掃描控制模塊對每一個激光脈沖的水平掃描角α和豎向掃描角β進行控制，最后經過后處理軟件自動解算，得出目標的相對三維坐標，也就是云點，經過轉換后，在絕對坐標系中表現為三維空間位置坐標或者模型。

　　1.3 三維激光掃描技術的特點

　　三維激光掃描技術的特點，可以總結為高精度、高速度、高分辨率、非接觸式以及優(yōu)良的兼容性等優(yōu)勢，甚至稱之為測繪領域繼GPS技術之后的一次具有影響力的技術革命。利用和傳統(tǒng)測量技術進行對比，包括全站儀、近景攝影測量以及航空攝影測量等，具體而言具有以下特點：

　　(1)非接觸式

　　三維激光掃描技術是一種非接觸式的高速激光測量手段，無需布置反射棱鏡，直接掃描目標體即可，通過對目標體表面云點的三維坐標數據進行采集。假如被測目標處于環(huán)境惡劣、人員甚至無法到達現場的情況，常規(guī)測量技術無法勝任此項任務，那么三維激光掃描技術的優(yōu)勢就被凸顯出來。

　　(2)數字化程度較高、可擴展性

　　三維激光掃描技術所獲取的數據均為數字信號數據，具有較高的數字程度，處理起來較為簡便，可以便利的用于數據的分析、輸出以及顯示，后處理軟件人機友好的用戶界面，可以和其它軟件及時進行數據共享，能夠和外接數碼相機、GPS等設備相互配合使用，從而拓寬了各自的應用范圍，因此三維激光掃描技術具有較好的可擴展性。

　　(3)高分辨率

　　三維激光掃描技術的分辨率較高，能夠方便快捷的采集高質量、高密度的數據，這是高分辨率數據的基礎。

　　(4)廣泛的應用

　　三維激光掃描技術的技術優(yōu)勢，使得其在工程建設等領域具有廣泛的應用，還具有較強的環(huán)境適應性。

　　1.4 三維激光掃描流程

　　在對控制網進行布設過程中，要先對現場進行勘察，選擇出合適的測站點，然后開始進行控制測量，選用全站儀法或者GPS設備，由于測站點精度對點云坐標精度存在一定的影響，所以盡可能選用全站儀對控制網進行布設，而且要符合閉合導線的形式，利用GPS進行控制網的布設時，可以選用水準測量法進行準確測量，以確保高程方向精度，具體的三維激光掃描流程圖如圖一所示。

　　2 三維激光掃描技術的應用分析

　　2.1 工程應用

　　(1)大型土木工程測量

　　三維激光掃描技術在大型土木工程測量方面的應用，主要是在道路、橋梁、地下坑道等施工工程現場，對施工之前的地形圖進行掃描，提高準確的數據支持，建立施工后目標三維圖形，對施工進行質量上的把控，并進行相關數據的記錄。比如，在道路工程數據測控中，通過三維激光掃描技術，得到點云數據，進行處理后，經過測量、建模等步驟，在眾多工程案例中，達到道路設計要求。

　　(2)復雜工業(yè)設備測量

　　三維激光掃描技術可以應用與較為復雜的工業(yè)設備測量中，工業(yè)設備一般管線林立，縱橫交錯，因此對工業(yè)設備進行規(guī)劃、改造過程中，可以對三維激光掃描技術進行利用，生成高精度3D模型，為數據測量提供依據。

　　(3)地質應用

　　三維激光掃描技術也可以在地質方面的地質調查、編錄、環(huán)境監(jiān)測、安全監(jiān)測以及裂縫研究中提供技術支持，以上應用中假如使用傳統(tǒng)的、常規(guī)測量手段，一般效率和精確度都比較低，而三維激光掃描技術可以提供非接觸、安全、高效的目標坐標，建立模型并分析處理。

　　(4)變形監(jiān)測

　　常規(guī)變形監(jiān)測一般選取的方法包括常規(guī)測量、GPS測量、傳感測量等，這些測量方法首先需要進行監(jiān)測點的布設，然而監(jiān)測點的數量是有限制的，而且測量效率也不高，容易收到天氣的影響，在雨天、霧天等天氣下，能夠得到的準確數據很有限，無法準確的體現出變形的情況。如果使用三維激光掃描技術，最主要的是得到精度均勻、密度高的數據，可以發(fā)現許多細節(jié)變化，數據中包含任意截取斷面，能夠對目標的整體穩(wěn)定性分析。

　　2.2 文物保護

　　三維激光掃描技術在文物保護方面的應用，主要是對文物的大小、形狀、安全性等方面進行綜合考慮，而且無法在目標物品上粘貼測量標志，也就是需要進行無接觸測量，因此三維激光掃描技術是最為適當的測量方法。以往是采取全站儀、近景攝影測量系統(tǒng)的方法，盡管能夠對文物進行數字化，

　　但是卻無法詳細表達其三維信息，三維激光掃描技術彌補了這個缺點，得到的數據精度和密度都比較高，可以建立精細表面模型，能夠對文物上任何點進行測量，假如文物破損后可以及時提供修復數據，這些技術對于我國文物保護提供巨大幫助。

　　2.3 事故現場模擬

　　三維激光掃描技術能夠對交通事故現場、犯罪現場進行細節(jié)測量，按照事故現場建立三維模型，生成動畫模擬效果，讓事故現場的真實情景再現。

　　2.4 其他應用

　　三維激光掃描技術還有一些應用，比如考古測量、數字城市建模、油氣田設計以及沙丘監(jiān)測等。

　　3 結語

　　總而言之，三維激光掃描技術是現階段較為新穎的技術，具有高效、數據量大、速度快等諸多優(yōu)點，因此在大型工程、文物保護、事故現場等方面得到廣泛應用，本文對有關三維激光掃描技術及其應用進行分析和探討，以期對于我國三維激光掃描技術的推廣，起到一定的促進作用。

　　參考文獻：

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