三維激光掃描儀

三維激光掃描系統(tǒng)主要由三維激光掃描儀、計(jì)算機(jī)、電源供應(yīng)系統(tǒng)、支架以及系統(tǒng)配套軟件構(gòu)成。三維激光掃描儀作為三維激光掃描系統(tǒng)的主要組成部分，是由激光射器、接收器、時(shí)間計(jì)數(shù)器、馬達(dá)控制可旋轉(zhuǎn)的濾光鏡、控制電路板、微電腦、CCD機(jī)以及軟件等組成，是測(cè)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(diǎn)測(cè)量方法，具有、的優(yōu)勢(shì)。三維激光掃描技術(shù)能夠提供掃描物體表面的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，因此可以用于獲取高分辨率的數(shù)字地形模型。

中文名 三維激光掃描儀 外文名 3d laser scanner 別 名 激光掃描儀 特 點(diǎn) 、的優(yōu)勢(shì) 用 途 獲取高分辨率數(shù)字地形模型

產(chǎn)生背景

三維激光掃描技術(shù)是上世紀(jì)九十年代中期開(kāi)始出現(xiàn)的一項(xiàng)技術(shù)，是繼GPS空間定位系統(tǒng)之后又一項(xiàng)測(cè)繪技術(shù)新突破。它通過(guò)高速激光掃描測(cè)量的方法，大面積高分辨率地快速獲取被測(cè)對(duì)象表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。可以快速、大量的采集空間點(diǎn)位信息，為快速建立物體的三維影像模型提供了一種的技術(shù)手段。由于其具有快速性，不接觸性，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、主動(dòng)性，高密度、，數(shù)字化、自動(dòng)化等特性，其應(yīng)用推廣很有可能會(huì)像GPS一樣引起測(cè)量技術(shù)的又一次革命。

技術(shù)原理

三維激光掃描技術(shù)是近年來(lái)出現(xiàn)的新技術(shù)，在國(guó)內(nèi)越來(lái)越引起研究領(lǐng)域的關(guān)注。它是利用激光測(cè)距的原理，通過(guò)記錄被測(cè)物體表面大量的密集的點(diǎn)的三維坐標(biāo)、反射率和紋理等信息，可快速?gòu)?fù)建出被測(cè)目標(biāo)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(biāo)對(duì)象的數(shù)據(jù)點(diǎn)，因此相對(duì)于傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量，三維激光掃描技術(shù)也被稱(chēng)為從單點(diǎn)測(cè)量進(jìn)化到面測(cè)量的革命性技術(shù)突破。該技術(shù)在文物古跡保護(hù)、建筑、規(guī)劃、土木工程、工廠改造、室內(nèi)設(shè)計(jì)、建筑監(jiān)測(cè)、交通事故處理、法律、災(zāi)害評(píng)估、船舶設(shè)計(jì)、數(shù)字城市、軍事分析等領(lǐng)域也有了很多的嘗試、應(yīng)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(jī)載、車(chē)載、地面和手持型幾類(lèi)。

應(yīng)用掃描技術(shù)來(lái)測(cè)量工件的尺寸及形狀等原理來(lái)工作。主要應(yīng)用于逆向工程，負(fù)責(zé)曲面抄數(shù)，工件三維測(cè)量，針對(duì)現(xiàn)有三維實(shí)物（樣品或模型）在沒(méi)有技術(shù)文檔的情況下，可快速測(cè)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。

主要分類(lèi)

按測(cè)量方式

可分為基于脈沖式；基于相位差；基于三角測(cè)距原理。

按用途

可分為為室內(nèi)型和室外型。也就是長(zhǎng)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(cè)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(cè)程較長(zhǎng)，測(cè)程遠(yuǎn)的可達(dá)6公里。

按生產(chǎn)廠家不同

Z+F(德國(guó))，Surphaser（美國(guó)），I-site (澳大利亞maptek)，Riegl（奧地利），徠卡（瑞士），天寶（美國(guó)），Optech（加拿大），拓普康（日本），F(xiàn)aro等產(chǎn)家。

基本功能

三維測(cè)量

傳統(tǒng)測(cè)量概念里，所測(cè)的的數(shù)據(jù)終輸出的都是二維結(jié)果（如CAD出圖），在測(cè)量?jī)x器里全站儀，GPS比重居多，但測(cè)量的數(shù)據(jù)都是二維形式的， 在逐步數(shù)字化的如今，三維已經(jīng)逐漸的代替二維，因?yàn)槠渲庇^是二維無(wú)法表示的，三維激光掃描儀每次測(cè)量的數(shù)據(jù)不僅僅包含X,Y,Z點(diǎn)的信息，還包括R,G,B顏色信息，同時(shí)還有物體反射率的信息，這樣的信息能給人一種物體在電腦里真實(shí)再現(xiàn)的感覺(jué)，是一般測(cè)量手段無(wú)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(cè)量手段里，每一點(diǎn)的測(cè)量費(fèi)時(shí)都在2-5秒不等，更甚者，要花幾分鐘的時(shí)間對(duì)一點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，在數(shù)字化的如今，這樣的測(cè)量速度已經(jīng)不能滿足測(cè)量的需求，三維激光掃描儀的誕生改變了這一現(xiàn)狀，初每秒1000點(diǎn)的測(cè)量速度已經(jīng)讓測(cè)量界大為驚嘆，而脈沖掃描儀（scanstation2）速度已經(jīng)達(dá)到50000點(diǎn)每秒，相位式掃描儀Surphaser三維激光掃描儀速度已經(jīng)達(dá)到120萬(wàn)點(diǎn)每秒，這是三維激光掃描儀對(duì)物體詳細(xì)描述的基本保證，古文體，工廠管道，隧道，地形等復(fù)雜的領(lǐng)域無(wú)法測(cè)量已經(jīng)成為過(guò)去式。無(wú)臂式手持 3D 掃描系統(tǒng)和雙攝像頭傳感器形成了一個(gè)的組合，確保在實(shí)驗(yàn)室和工作場(chǎng)所能生成的測(cè)量值。 這一完備且功能*的檢測(cè)方案提高了測(cè)量過(guò)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(xué) 3D 掃描系統(tǒng)可以自由移動(dòng)，提高了工作效率和質(zhì)量。

近些年來(lái)，三維激光掃描儀已經(jīng)從固定朝移動(dòng)方向發(fā)展，代表性的就是車(chē)載三維激光掃描儀和機(jī)載三維激光雷達(dá)。

車(chē)載三維激光掃描儀

車(chē)載三維激光掃描儀的系統(tǒng)傳感器部分集成在一個(gè)可穩(wěn)固連接在普通車(chē)頂行李架或定制部件的過(guò)渡板上。支架可以分別調(diào)整激光傳感器頭、數(shù)碼相機(jī)、IMU與 GPS天線的姿態(tài)或位置。高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)足以保證傳感器頭與導(dǎo)航設(shè)備間的相對(duì)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(yīng)用 ：

1.公路測(cè)量，維護(hù)和勘察

2.公路資產(chǎn)清查（交通標(biāo)志，隔音障，護(hù)欄，下水道口，排水溝等）

3.公路檢測(cè)（車(chē)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(píng)估分析

7.在 GIS系統(tǒng)中的疊加分析

8.滑坡分析，危害評(píng)估（滑坡變形測(cè)量與危害分析，滑石和流水分析）

9.交通流量分析，安全評(píng)估和環(huán)境污染評(píng)估

10.土石方量分析

11.駕駛視野和安全分析