???定義

三維激光掃描技術(shù)又被稱為實景復制技術(shù)，是測繪領(lǐng)域繼GPS技術(shù)之后的一次技術(shù)革命。它突破了傳統(tǒng)的單點測量方法，具有高效率、高精度的獨特優(yōu)勢.三維激光掃描技術(shù)能夠提供掃描物體表面的三維點云數(shù)據(jù)，因此可以用于獲取高精度高分辨率的數(shù)字地形模型。http://www.bedgirls.com/proclass/proc215/prolist_1275_1.html

三維激光掃描技術(shù)是上世紀九十年代中期開始出現(xiàn)的一項高新技術(shù)，是繼GPS空間定位系統(tǒng)之后又一項測繪技術(shù)新突破。它通過高速激光掃描測量的方法，大面積高分辨率地快速獲取被測對象表面的三維坐標數(shù)據(jù)?？梢钥焖佟⒋罅康牟杉臻g點位信息，為快速建立物體的三維影像模型提供了一種全新的技術(shù)手段。由于其具有快速性，不接觸性，穿透性，實時、動態(tài)、主動性，高密度、高精度，數(shù)字化、自動化等特性，其應用推廣很有可能會像GPS一樣引起測量技術(shù)的又一次革命。

三維激光掃描技術(shù)是近年來出現(xiàn)的新技術(shù)，在國內(nèi)越來越引起研究領(lǐng)域的關(guān)注。它是利用激光測距的原理，通過記錄被測物體表面大量的密集的點的三維坐標、反射率和紋理等信息，可快速復建出被測目標的三維模型及線、面、體等各種圖件數(shù)據(jù)。由于三維激光掃描系統(tǒng)可以密集地大量獲取目標對象的數(shù)據(jù)點，因此相對于傳統(tǒng)的單點測量，三維激光掃描技術(shù)也被稱為從單點測量進化到面測量的革命性技術(shù)突破。該技術(shù)在文物古跡保護、建筑、規(guī)劃、土木工程、工廠改造、室內(nèi)設計、建筑監(jiān)測、交通事故處理、法律證據(jù)收集、災害評估、船舶設計、數(shù)字城市、軍事分析等領(lǐng)域也有了很多的嘗試、應用和探索。三維激光掃描系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)采集的硬件部分和數(shù)據(jù)處理的軟件部分。按照載體的不同，三維激光掃描系統(tǒng)又可分為機載、車載、地面和手持型幾類。

分類

按測量方式

可分為基于脈沖式；基于相位差；基于三角測距原理。

按用途

可分為為室內(nèi)型和室外型。也就是長距離和短距離的不同。一般基于相位差原理的三維激光掃描儀測程較短，只有百米左右。而基于脈沖式原理的三維激光掃描儀測程較長，測程最遠的可達6公里。

按生產(chǎn)廠家不同：Z+F(德國)，Surphaser（美國），I-site (澳大利亞maptek)，Riegl（奧地利），徠卡（瑞士），天寶（美國），Optech（加拿大），拓普康（日本），Faro等產(chǎn)家。

特點

三維測量

傳統(tǒng)測量概念里，所測的的數(shù)據(jù)最終輸出的都是二維結(jié)果（如CAD出圖），在測量儀器里全站儀，GPS比重居多，但測量的數(shù)據(jù)都是二維形式的， 在逐步數(shù)字化的今天，三維已經(jīng)逐漸的代替二維，因為其直觀是二維無法表示的，三維激光掃描儀每次測量的數(shù)據(jù)不僅僅包含X,Y,Z點的信息，還包括R,G,B顏色信息，同時還有物體反色率的信息，這樣全面的信息能給人一種物體在電腦里真實再現(xiàn)的感覺，是一般測量手段無法做到的。

快速掃描

快速掃描是掃描儀誕生產(chǎn)生的概念，在常規(guī)測量手段里，每一點的測量費時都在2-5秒不等，更甚者，要花幾分鐘的時間對一點的坐標進行測量，在數(shù)字化的今天，這樣的測量速度已經(jīng)不能滿足測量的需求，三維激光掃描儀的誕生改變了這一現(xiàn)狀，最初每秒1000點的測量速度已經(jīng)讓測量界大為驚嘆，而現(xiàn)在脈沖掃描儀（scanstation2）最大速度已經(jīng)達到50000點每秒，相位式掃描儀Surphaser三維激光掃描儀最高速度已經(jīng)達到120萬點每秒，這是三維激光掃描儀對物體詳細描述的基本保證，古文體，工廠管道，隧道，地形等復雜的領(lǐng)域無法測量已經(jīng)成為過去式。

無臂式手持 3D 掃描系統(tǒng)和雙攝像頭傳感器形成了一個獨特的組合，確保在實驗室和工作場所能生成最精確的測量值。 這一完備且功能強大的檢測方案提高了測量過程的可靠性、速度和多功能性。 在鉸接臂方面與其他 3D 掃描儀相比較，光學 3D 掃描系統(tǒng)可以完全自由移動，顯著提高了工作效率和質(zhì)量！

技術(shù)原理

應用掃瞄技術(shù)來測量工件的尺寸及形狀等原理來工作。主要應用于逆向工程，負責曲面抄數(shù)，工件三維測量，針對現(xiàn)有三維實物（樣品或模型）在沒有技術(shù)文檔的情況下，可快速測得物體的輪廓集合數(shù)據(jù)，并加以建構(gòu)，編輯，修改生成通用輸出格式的曲面數(shù)字化模型。

應用領(lǐng)域

作為新的高科技產(chǎn)品，三維激光掃描儀已經(jīng)成功的在文物保護、城市建筑測量、地形測繪、采礦業(yè)、變形監(jiān)測、工廠、大型結(jié)構(gòu)、管道設計、飛機船舶制造、公路鐵路建設、隧道工程、橋梁改建等領(lǐng)域里應用。三維激光掃描儀，其掃描結(jié)果直接顯示為點云（pointcloud 意思為無數(shù)的點以測量的規(guī)則在計算機里呈現(xiàn)物體的結(jié)果），利用三維激光掃描技術(shù)獲取的空間點云數(shù)據(jù),可快速建立結(jié)構(gòu)復雜、不規(guī)則的場景的三維可視化模型,既省時又省力,這種能力是現(xiàn)行的三維建模軟件所不可比擬的 。

三維激光掃描技術(shù)應用領(lǐng)域：

最近幾年，三維激光掃描技術(shù)不斷發(fā)展并日漸成熟，三維掃描設備也逐漸商業(yè)化，三維激光掃描儀的巨大優(yōu)勢就在于可以快速掃描被測物體，不需反射棱鏡即可直接獲得高精度的掃描點云數(shù)據(jù)。這樣一來可以高效地對真實世界進行三維建模和虛擬重現(xiàn)。因此，其已經(jīng)成為當前研究的熱點之一，并在文物數(shù)字化保護、土木工程、工業(yè)測量、自然災害調(diào)查、數(shù)字城市地形可視化、城鄉(xiāng)規(guī)劃等領(lǐng)域有廣泛的應用。

（1）測繪工程領(lǐng)域：大壩和電站基礎(chǔ)地形測量、公路測繪，鐵路測繪，河道測繪，橋梁、建筑物地基等測繪、隧道的檢測及變形監(jiān)測、大壩的變形監(jiān)測、隧道地下工程結(jié)構(gòu)、測量礦山及體積計算。

（2）結(jié)構(gòu)測量方面：橋梁改擴建工程、橋梁結(jié)構(gòu)測量、結(jié)構(gòu)檢測、監(jiān)測、幾何尺寸測量、空間位置沖突測量、空間面積、體積測量、三維高保真建模、海上平臺、測量造船廠、電廠、化工廠等大型工業(yè)企業(yè)內(nèi)部設備的測量；管道、線路測量、各類機械制造安裝。

（3）建筑、古跡測量方面：建筑物內(nèi)部及外觀的測量保真、古跡（古建筑、雕像等）的保護測量、文物修復，古建筑測量、資料保存等古跡保護，遺址測繪，贗品成像，現(xiàn)場虛擬模型，現(xiàn)場保護性影像記錄。

（4）緊急服務業(yè)：反恐怖主義，陸地偵察和攻擊測繪，監(jiān)視，移動偵察，災害估計，交通事故正射圖，犯罪現(xiàn)場正射圖，森林火災監(jiān)控，滑坡泥石流預警，災害預警和現(xiàn)場監(jiān)測，核泄露監(jiān)測。

（5）娛樂業(yè)：用于電影產(chǎn)品的設計，為電影演員和場景進行的設計，3D游戲的開發(fā)，虛擬博物館，虛擬旅游指導，人工成像，場景虛擬，現(xiàn)場虛擬。

（6）采礦業(yè)：在露天礦及金屬礦井下作業(yè)，以及一些危險區(qū)域人員不方便到達的區(qū)域。例如：塌陷區(qū)域、溶洞、懸崖邊等進行三維掃描。

發(fā)展方向

近些年來，三維激光掃描儀已經(jīng)從固定朝移動方向發(fā)展，最具代表性的就是車載三維激光掃描儀和機載三維激光雷達。

車載三維激光掃描儀

車載三維激光掃描儀的系統(tǒng)傳感器部分集成在一個可穩(wěn)固連接在普通車頂行李架或定制部件的過渡板上。支架可以分別調(diào)整激光傳感器頭、數(shù)碼相機、IMU與 GPS天線的姿態(tài)或位置。高強度的結(jié)構(gòu)足以保證傳感器頭與導航設備間的相對姿態(tài)和位置關(guān)系穩(wěn)定不變。

道路和高速公路方面的應用 ：

1.公路測量，維護和勘察

2.公路資產(chǎn)清查（交通標志，隔音障，護欄，下水道口，排水溝等）

3.公路檢測（車轍，道路表面，道路變形）

4.公路幾何模型（橫向和縱向的剖面分析）

5.結(jié)構(gòu)分析（立交橋）

6.淹水評估分析

7.在 GIS系統(tǒng)中的疊加分析

8.滑坡分析，危害評估（滑坡變形測量與危害分析，滑石和流水分析）

9.交通流量分析，安全評估和環(huán)境污染評估

10.土石方量分析

11.駕駛視野和安全分析

機載激光三維雷達系統(tǒng)

機載激光三維雷達系統(tǒng)（Light Detection And Ranging，簡稱LiDAR）是一種集激光掃描儀（Scanner）、全球定位系統(tǒng)(GPS)和慣性導航系統(tǒng)(INS)以及高分辨率數(shù)碼相機等技術(shù)于一身的光機電一體化集成系統(tǒng)，用于獲得激光點云數(shù)據(jù)并生成精確的數(shù)字高程模型（DEM）、DSM（數(shù)字表面模型），同時獲取物體DOM（數(shù)字正射影像）信息，通過對激光點云數(shù)據(jù)的處理，DSM、DOM可得到真實的三維場景圖。