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、計算機、電源供應系統(tǒng)、支架以及系統(tǒng)配套軟件構成。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、時間計數(shù)器、馬達控制可旋轉的濾光鏡、控制電路板、微電腦、CCD機以及軟件等組成，是測繪領域繼GPS技術之后的一次技術革命。它突破了傳統(tǒng)的單點測量方法，具有、的優(yōu)勢。三維激光掃描技術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 、的優(yōu)勢 用 途 獲取高分辨率數(shù)字地形模型

產生背景

三維激光掃描技術是上世紀九十年代中期開始出現(xiàn)的一項技術，是繼GPS空間定位系統(tǒng)之后又一項測繪技術新突破。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)。可以快速、大量的采集空間點位信息，為快速建立物體的三維影像模型提供了一種的技術手段。由于其具有快速性，不接觸性，實時、動態(tài)、主動性，高密度、，數(shù)字化、自動化等特性，其應用推廣很有可能會像GPS一樣引起測量技術的又一次革命。

技術原理

三維激光掃描技術是近年來出現(xiàn)的新技術，在國內越來越引起研究領域的關注。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，三維激光掃描技術也被稱為從單點測量進化到面測量的革命性技術突破。該技術在文物古跡保護、建筑、規(guī)劃、土木工程、工廠改造、室內設計、建筑監(jiān)測、交通事故處理、法律、災害評估、船舶設計、數(shù)字城市、軍事分析等領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。

應用掃描技術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，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

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，測程遠的可達6公里。

按生產廠家不同

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），F(xiàn)aro等產家。

基本功能

三維測量

傳統(tǒng)測量概念里，所測的的數(shù)據(jù)終輸出的都是二維結果（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)字化的如今，三維已經逐漸的代替二維，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，同時還有物體反射率的信息，這樣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)字化的如今，這樣的測量速度已經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，初每秒1000點的測量速度已經讓測量界大為驚嘆，而脈沖掃描儀（scanstation2）速度已經達到50000點每秒，相位式掃描儀Surphaser三維激光掃描儀速度已經達到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，地形等復雜的領域無法測量已經成為過去式。無臂式手持 3D 掃描系統(tǒng)和雙攝像頭傳感器形成了一個的組合，確保在實驗室和工作場所能生成的測量值。 這一完備且功能*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)可以自由移動，提高了工作效率和質量。

近些年來，三維激光掃描儀已經從固定朝移動方向發(fā)展，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。高強度的結構足以保證傳感器頭與導航設備間的相對姿態(tài)和位置關系穩(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.結構分析（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