三(sān)維激光(guāng)掃描技術(shù)現(xiàn)已成(chéng)为(wèi)測绘領域衆人(rén)皆知的(de)一(yī)項技術(shù)，被(bèi)稱为(wèi)是(shì)繼GPS後(hòu)的(de)又一(yī)項新(xīn)興技術(shù)，它(tā)可(kě)以(yǐ)廣泛地應(yìng)用(yòng)于(yú)測绘行業的(de)各(gè)个(gè)領域，具有(yǒu)很大(dà)的(de)經(jīng)濟價值，这(zhè)些(xiē)已經(jīng)引起(qǐ)了(le)廣大(dà)科研人(rén)員的(de)密切關(guān)注和(hé)相關(guān)研究。本(běn)文(wén)主(zhǔ)要(yào)闡述了(le)三(sān)維激光(guāng)掃描技術(shù)的(de)誕生(shēng)、應(yìng)用(yòng)以(yǐ)及(jí)與(yǔ)之(zhī)相輔相成(chéng)的(de)发展(zhǎn)狀況。

　　1 引言

　　測绘，是(shì)一(yī)門(mén)與(yǔ)我(wǒ)们(men)日(rì)常生(shēng)活密切相關(guān)的(de)學(xué)科。是(shì)指对(duì)地表人(rén)工設施或(huò)者(zhě)自(zì)然地理(lǐ)环(huán)境要(yào)素的(de)大(dà)小、形狀、空(kōng)間(jiān)位(wèi)置及(jí)其(qí)屬性(xìng)等進(jìn)行測定(dìng)、采集等。

　　三(sān)維激光(guāng)掃描技術(shù)已在(zài)測绘領域的(de)應(yìng)用(yòng)中(zhōng)发展(zhǎn)了(le)近(jìn)十(shí)年(nián)，随着社会(huì)科技的(de)发展(zhǎn)，它(tā)已憑借(jiè)着成(chéng)本(běn)低(dī)、快(kuài)速性(xìng)、應(yìng)用(yòng)範圍廣、便于(yú)操作(zuò)、主(zhǔ)動(dòng)性(xìng)、高(gāo)密度(dù)、全天(tiān)候、以(yǐ)及(jí)非(fēi)接觸性(xìng)等優勢，解(jiě)決了(le)傳統測绘技術(shù)的(de)缺陷，它(tā)給(gěi)測绘領域带来(lái)的(de)变化(huà)也(yě)是(shì)很大(dà)的(de)，它(tā)很好(hǎo)地改善了(le)外業測绘的(de)工作(zuò)环(huán)境，提(tí)高(gāo)了(le)其(qí)工作(zuò)效率。因(yīn)此(cǐ)，对(duì)三(sān)維激光(guāng)掃描技術(shù)的(de)應(yìng)用(yòng)與(yǔ)发展(zhǎn)進(jìn)行研究具有(yǒu)非(fēi)常重(zhòng)要(yào)的(de)意(yì)義。

　　2 三(sān)維激光(guāng)掃描技術(shù)的(de)誕生(shēng)與(yǔ)其(qí)構成(chéng)

　　三(sān)維激光(guāng)掃描技術(shù)是(shì)一(yī)種(zhǒng)利用(yòng)光(guāng)進(jìn)行目标(biāo)探測和(hé)測距的(de)技術(shù)，它(tā)可(kě)以(yǐ)直(zhí)接獲取被(bèi)測对(duì)象(xiàng)表面(miàn)點(diǎn)的(de)三(sān)維坐标(biāo)實(shí)現(xiàn)对(duì)被(bèi)測物(wù)信(xìn)息的(de)提(tí)取，最(zuì)終(zhōng)完成(chéng)三(sān)維场(chǎng)景的(de)重(zhòng)建。

　　第(dì)一(yī)个(gè)具有(yǒu)現(xiàn)代(dài)意(yì)義的(de)激光(guāng)掃描系(xì)統是(shì)20世紀90年(nián)代(dài)美(měi)國(guó)俄亥俄州立大(dà)學(xué)制图(tú)中(zhōng)心(xīn)（CMP）開(kāi)发的(de)GPS van，它(tā)可(kě)以(yǐ)自(zì)動(dòng)和(hé)快(kuài)速地采集陸地測量系(xì)統的(de)直(zhí)接數字(zì)影像;之(zhī)後(hòu)，加拿大(dà)卡(kǎ)爾加里大(dà)學(xué)和(hé)GEOFIT公(gōng)司为(wèi)實(shí)現(xiàn)高(gāo)速公(gōng)路(lù)的(de)測量而(ér)設計(jì)開(kāi)发了(le)VISTA系(xì)統，它(tā)是(shì)一(yī)个(gè)機(jī)载(zài)激光(guāng)掃描系(xì)統應(yìng)用(yòng)的(de)實(shí)例;荷蘭測量部(bù)門(mén)自(zì)1988年(nián)对(duì)通(tòng)过(guò)地面(miàn)固定(dìng)激光(guāng)掃描測量技術(shù)提(tí)取地形信(xìn)息的(de)技術(shù)進(jìn)行了(le)研究;日(rì)本(běn)東(dōng)京(jīng)大(dà)學(xué)1999年(nián)進(jìn)行了(le)地面(miàn)固定(dìng)激光(guāng)掃描系(xì)統的(de)集成(chéng)與(yǔ)試验(yàn)，並(bìng)取得了(le)良好(hǎo)效果(guǒ)。

　　三(sān)維激光(guāng)掃描技術(shù)的(de)構成(chéng)包(bāo)括電(diàn)子技術(shù)、全球定(dìng)位(wèi)系(xì)統及(jí)其(qí)相關(guān)软(ruǎn)件(jiàn)等。

　　3 三(sān)維激光(guāng)掃描技術(shù)的(de)主(zhǔ)要(yào)特(tè)點(diǎn)介紹

　　三(sān)維激光(guāng)掃描技術(shù)被(bèi)稱为(wèi)是(shì)一(yī)種(zhǒng)“實(shí)景複制技術(shù)”。它(tā)利用(yòng)激光(guāng)的(de)特(tè)有(yǒu)的(de)優异(yì)性(xìng)能(néng)，能(néng)夠深入(rù)到(dào)各(gè)種(zhǒng)現(xiàn)场(chǎng)环(huán)境中(zhōng)对(duì)目标(biāo)進(jìn)行掃描操作(zuò)，並(bìng)将三(sān)維數據(jù)完整地采集到(dào)電(diàn)腦中(zhōng)，最(zuì)終(zhōng)快(kuài)速準确得重(zhòng)構了(le)被(bèi)測物(wù)的(de)三(sān)維模型。它(tā)具有(yǒu)如(rú)下(xià)一(yī)些(xiē)特(tè)點(diǎn)：測量距離遠(yuǎn)、采樣(yàng)點(diǎn)速率高(gāo)、點(diǎn)定(dìng)位(wèi)精度(dù)高(gāo)、無接觸測量（無需反(fǎn)射棱鏡(jìng)）、掃描目标(biāo)無需表面(miàn)處(chù)理(lǐ)直(zhí)接獲取其(qí)三(sān)維點(diǎn)雲(yún)數據(jù)、數字(zì)化(huà)采集、兼容性(xìng)好(hǎo)、软(ruǎn)件(jiàn)功能(néng)齊全強(qiáng)大(dà)、能(néng)基本(běn)滿足工程測量需要(yào)等。

　　4 三(sān)維激光(guāng)掃描技術(shù)在(zài)測绘領域的(de)應(yìng)用(yòng)

　　三(sān)維激光(guāng)掃描技術(shù)为(wèi)人(rén)们(men)提(tí)供了(le)一(yī)種(zhǒng)全新(xīn)的(de)獲取空(kōng)間(jiān)信(xìn)息的(de)方(fāng)法(fǎ)。傳統的(de)人(rén)工單點(diǎn)獲取數據(jù)精度(dù)差、速度(dù)慢(màn)，如(rú)今的(de)連(lián)續自(zì)動(dòng)化(huà)優點(diǎn)使其(qí)應(yìng)用(yòng)範圍擴展(zhǎn)到(dào)了(le)工業測量、地形測绘、智能(néng)交通(tòng)等諸多(duō)方(fāng)面(miàn)。其(qí)在(zài)測绘領域的(de)應(yìng)用(yòng)主(zhǔ)要(yào)有(yǒu)以(yǐ)下(xià)方(fāng)面(miàn)。

掃描厂區(qū)

　　4.1在(zài)土方(fāng)量和(hé)體(tǐ)積量計(jì)算中(zhōng)的(de)應(yìng)用(yòng)

　　根(gēn)據(jù)地面(miàn)激光(guāng)掃描儀獲取高(gāo)密度(dù)的(de)點(diǎn)雲(yún)數據(jù)，再經(jīng)濾波後(hòu)可(kě)以(yǐ)生(shēng)成(chéng)目标(biāo)对(duì)象(xiàng)的(de)DEM模型，進(jìn)而(ér)實(shí)現(xiàn)目标(biāo)对(duì)象(xiàng)體(tǐ)積的(de)測算。

體(tǐ)積量計(jì)算

　　4.2在(zài)測绘采空(kōng)區(qū)中(zhōng)的(de)應(yìng)用(yòng)

　　原理(lǐ)：激光(guāng)掃描技術(shù)对(duì)地下(xià)采空(kōng)區(qū)進(jìn)行掃描測量作(zuò)業利用(yòng)，真(zhēn)實(shí)掃描數據(jù)進(jìn)行采空(kōng)區(qū)體(tǐ)積計(jì)算並(bìng)制作(zuò)三(sān)維實(shí)體(tǐ)模型。

　　这(zhè)種(zhǒng)應(yìng)用(yòng)将礦山(shān)真(zhēn)實(shí)地搬進(jìn)電(diàn)子計(jì)算機(jī)，为(wèi)未来(lái)礦區(qū)數字(zì)化(huà)提(tí)供有(yǒu)效依據(jù)及(jí)前(qián)沿性(xìng)的(de)研究探索。

掃描礦山(shān)

　　4.3在(zài)文(wén)物(wù)、古建築物(wù)測绘中(zhōng)的(de)應(yìng)用(yòng)

　　在(zài)古建築研究活動(dòng)中(zhōng)，用(yòng)戶需要(yào)關(guān)于(yú)研究对(duì)象(xiàng)的(de)完整基礎性(xìng)數據(jù)，包(bāo)括空(kōng)間(jiān)环(huán)境、古建築自(zì)身(shēn)、建築细(xì)部(bù)等，研究工作(zuò)主(zhǔ)要(yào)針(zhēn)对(duì)这(zhè)些(xiē)數據(jù)展(zhǎn)開(kāi)。古建築保護工作(zuò)最(zuì)基礎的(de)一(yī)項任务是(shì)对(duì)保護对(duì)象(xiàng)進(jìn)行完整的(de)測绘，並(bìng)進(jìn)行數據(jù)存档，以(yǐ)便日(rì)後(hòu)研究或(huò)者(zhě)複原、重(zhòng)建。如(rú)被(bèi)稱作(zuò)易北(běi)河(hé)上(shàng)的(de)佛羅倫薩的(de)德國(guó)巴洛克(kè)古城(chéng)德累斯顿(dùn)， 70%的(de)曆史建築在(zài)二(èr)戰中(zhōng)都被(bèi)盟軍的(de)轟炸所(suǒ)摧毀，但是(shì)德國(guó)人(rén)在(zài)戰後(hòu)又奇迹般地将古城(chéng)重(zhòng)建，大(dà)部(bù)分(fēn)重(zhòng)建工作(zuò)都是(shì)仰賴他(tā)们(men)精确的(de)測绘存档資料完成(chéng)的(de)。三(sān)維激光(guāng)掃描技術(shù)是(shì)一(yī)項通(tòng)过(guò)高(gāo)密度(dù)的(de)掃描點(diǎn)（點(diǎn)雲(yún)）来(lái)表达(dá)和(hé)記(jì)录(lù)被(bèi)測物(wù)體(tǐ)尺(chǐ)寸和(hé)形狀的(de)技術(shù)，點(diǎn)雲(yún)是(shì)比較原始(shǐ)的(de)測量數據(jù)，被(bèi)測物(wù)的(de)三(sān)維幾(jǐ)何信(xìn)息都蘊涵在(zài)點(diǎn)雲(yún)數據(jù)內(nèi)部(bù)。如(rú)何利用(yòng)點(diǎn)雲(yún)，如(rú)何在(zài)點(diǎn)雲(yún)的(de)基礎上(shàng)通(tòng)过(guò)软(ruǎn)件(jiàn)来(lái)提(tí)取空(kōng)間(jiān)信(xìn)息，決定(dìng)了(le)三(sān)維激光(guāng)掃描技術(shù)在(zài)古建保護行業內(nèi)的(de)應(yìng)用(yòng)方(fāng)式和(hé)成(chéng)果(guǒ)形式。從对(duì)點(diǎn)雲(yún)的(de)應(yìng)用(yòng)方(fāng)式来(lái)看(kàn)，可(kě)分(fēn)为(wèi)档案(àn)記(jì)录(lù)型應(yìng)用(yòng)、尺(chǐ)寸量測型應(yìng)用(yòng)、三(sān)維可(kě)视化(huà)型應(yìng)用(yòng)和(hé)逆向重(zhòng)建應(yìng)用(yòng)。從最(zuì)終(zhōng)的(de)提(tí)交成(chéng)果(guǒ)形式可(kě)分(fēn)为(wèi)二(èr)維图(tú)件(jiàn)形式（各(gè)種(zhǒng)平、立、剖图(tú)，等值線(xiàn)图(tú)）和(hé)三(sān)維图(tú)件(jiàn)形式（三(sān)維高(gāo)密度(dù)點(diǎn)雲(yún)數據(jù)、三(sān)維CAD模型、三(sān)角(jiǎo)面(miàn)片(piàn)格网(wǎng)）。因(yīn)此(cǐ)，利用(yòng)三(sān)維激光(guāng)掃描技術(shù)進(jìn)行古建的(de)保護，目前(qián)主(zhǔ)要(yào)集中(zhōng)在(zài)档案(àn)記(jì)录(lù)型及(jí)其(qí)三(sān)維可(kě)视化(huà)，而(ér)進(jìn)一(yī)步的(de)應(yìng)用(yòng)，特(tè)别是(shì)将掃描結果(guǒ)用(yòng)于(yú)逆向重(zhòng)建等对(duì)古建保護具有(yǒu)重(zhòng)大(dà)意(yì)義的(de)應(yìng)用(yòng)相对(duì)較少(shǎo)。

掃描古建築的(de)斗(dǒu)拱

　　4.4在(zài)水(shuǐ)利水(shuǐ)電(diàn)測绘中(zhōng)的(de)應(yìng)用(yòng)

　　水(shuǐ)電(diàn)站工程一(yī)般都坐落(là)在(zài)深山(shān)峽谷(gǔ)，那(nà)里两(liǎng)岸(àn)山(shān)勢陡峭，地形变化(huà)劇烈，測量困難，特(tè)别是(shì)遇到(dào)天(tiān)气(qì)条(tiáo)件(jiàn)差的(de)情(qíng)況，航飛困難，而(ér)普通(tòng)的(de)光(guāng)學(xué)遙感(gǎn)影响周期(qī)长(cháng)，且(qiě)受雲(yún)量影响無法(fǎ)滿足測量要(yào)求，精度(dù)很難保證标(biāo)準要(yào)求，而(ér)且(qiě)經(jīng)濟投入(rù)太大(dà)，人(rén)身(shēn)安(ān)全也(yě)得不(bù)到(dào)保證，而(ér)三(sān)維激光(guāng)技術(shù)出(chū)現(xiàn)，为(wèi)水(shuǐ)利水(shuǐ)電(diàn)測绘提(tí)供了(le)新(xīn)的(de)解(jiě)決方(fāng)案(àn)。

掃描某大(dà)坝

　　4.5在(zài)交通(tòng)運輸中(zhōng)的(de)應(yìng)用(yòng)

　　如(rú)今交通(tòng)发达(dá)，但卻存在(zài)着很多(duō)，安(ān)全隐患，对(duì)交通(tòng)事(shì)故現(xiàn)场(chǎng)還(huán)原，可(kě)以(yǐ)很好(hǎo)地了(le)解(jiě)事(shì)故发生(shēng)原因(yīn)，对(duì)有(yǒu)效避免再次(cì)事(shì)故的(de)发生(shēng)有(yǒu)很好(hǎo)地作(zuò)用(yòng)。图(tú)1为(wèi)2012年(nián)8月(yuè)20日(rì)12时(shí)許重(zhòng)慶合川區(qū)到(dào)北(běi)碚區(qū)路(lù)段(duàn)一(yī)面(miàn)包(bāo)車與(yǔ)貨車相撞，造成(chéng)至(zhì)少(shǎo)12人(rén)死亡，1人(rén)重(zhòng)傷。交通(tòng)事(shì)故現(xiàn)场(chǎng)數據(jù)由Faro三(sān)維激光(guāng)掃描儀掃描獲取，为(wèi)交通(tòng)事(shì)故的(de)发生(shēng)寻找(zhǎo)原因(yīn)。

 工作(zuò)人(rén)員正(zhèng)在(zài)用(yòng)Faro X330三(sān)維激光(guāng)掃描儀勘測交通(tòng)事(shì)故現(xiàn)场(chǎng)

　　4  三(sān)維激光(guāng)掃描技術(shù)在(zài)測绘領域的(de)发展(zhǎn)

　　三(sān)維激光(guāng)掃描技術(shù)是(shì)快(kuài)速獲取三(sān)維空(kōng)間(jiān)信(xìn)息的(de)重(zhòng)要(yào)手(shǒu)段(duàn)之(zhī)一(yī)。特(tè)别对(duì)于(yú)測绘領域来(lái)说(shuō)，三(sān)維空(kōng)間(jiān)技術(shù)将和(hé)現(xiàn)代(dài)經(jīng)典測量技術(shù)相互融合，作(zuò)为(wèi)一(yī)種(zhǒng)新(xīn)的(de)空(kōng)間(jiān)數據(jù)采集手(shǒu)段(duàn)，三(sān)維激光(guāng)掃描技術(shù)将具有(yǒu)廣闊的(de)发展(zhǎn)空(kōng)間(jiān)，成(chéng)为(wèi)一(yī)種(zhǒng)普遍(biàn)在(zài)測绘領域應(yìng)用(yòng)的(de)新(xīn)技術(shù)手(shǒu)段(duàn)。

　　三(sān)維激光(guāng)掃描儀是(shì)測绘科學(xué)的(de)領先(xiān)産品，其(qí)发展(zhǎn)與(yǔ)應(yìng)用(yòng)直(zhí)接反(fǎn)應(yìng)了(le)三(sān)維激光(guāng)掃描技術(shù)的(de)发展(zhǎn)狀況。遠(yuǎn)程激光(guāng)掃描儀可(kě)以(yǐ)用(yòng)于(yú)岩崩、滑坡、河(hé)岸(àn)崩塌、礦山(shān)塌陷等危險的(de)和(hé)難以(yǐ)到(dào)达(dá)地方(fāng)的(de)地形監測和(hé)方(fāng)量計(jì)算，有(yǒu)效測控其(qí)变化(huà)範圍和(hé)量級，有(yǒu)效應(yìng)用(yòng)于(yú)防災減災。中(zhōng)程激光(guāng)掃描儀多(duō)用(yòng)于(yú)船閘、大(dà)坝、桥梁(liáng)等的(de)变形監測。從整體(tǐ)来(lái)看(kàn)，三(sān)維激光(guāng)掃描儀基本(běn)涵蓋測绘的(de)各(gè)个(gè)領域，具備大(dà)面(miàn)積，高(gāo)自(zì)動(dòng)化(huà)，高(gāo)速率，高(gāo)精度(dù)測量的(de)特(tè)點(diǎn)。但是(shì)其(qí)自(zì)身(shēn)還(huán)存在(zài)諸多(duō)缺點(diǎn)，如(rú)：三(sān)維激光(guāng)掃描儀售價太高(gāo)，難以(yǐ)滿足普通(tòng)化(huà)需求;精度(dù)、測距與(yǔ)掃描速率存在(zài)矛盾關(guān)系(xì);由于(yú)各(gè)个(gè)厂家(jiā)都自(zì)带软(ruǎn)件(jiàn)，互不(bù)兼容，點(diǎn)雲(yún)數據(jù)處(chù)理(lǐ)软(ruǎn)件(jiàn)沒(méi)有(yǒu)統一(yī)化(huà);目前(qián)檢校(xiào)方(fāng)法(fǎ)單一(yī)，基準值取複雜，精度(dù)評定(dìng)不(bù)好(hǎo)，所(suǒ)以(yǐ)儀器自(zì)身(shēn)和(hé)精度(dù)的(de)校(xiào)验(yàn)存在(zài)閑難。这(zhè)一(yī)系(xì)列問(wèn)題(tí)的(de)出(chū)現(xiàn)，告訴我(wǒ)们(men)三(sān)維激光(guāng)掃描技術(shù)有(yǒu)待繼續发展(zhǎn)與(yǔ)普及(jí)。

　　5 总結

　　随着激光(guāng)技術(shù)、光(guāng)電(diàn)傳感(gǎn)器件(jiàn)以(yǐ)及(jí)計(jì)算機(jī)技術(shù)的(de)日(rì)趨成(chéng)熟，三(sān)維激光(guāng)測量技術(shù)得到(dào)了(le)不(bù)斷提(tí)高(gāo)和(hé)发展(zhǎn)，越来(lái)越廣泛的(de)應(yìng)用(yòng)对(duì)該技術(shù)的(de)发展(zhǎn)也(yě)提(tí)出(chū)了(le)更(gèng)新(xīn)的(de)要(yào)求。

　　同(tóng)时(shí)，測绘技術(shù)的(de)发展(zhǎn)離不(bù)開(kāi)新(xīn)的(de)科學(xué)技術(shù)的(de)发展(zhǎn)、新(xīn)技術(shù)設備的(de)應(yìng)用(yòng)、 新(xīn)作(zuò)業手(shǒu)段(duàn)的(de)变革(gé)，而(ér)随着高(gāo)精度(dù)的(de)測绘的(de)网(wǎng)絡化(huà)、智能(néng)化(huà)、信(xìn)息化(huà)的(de)普及(jí)和(hé)更(gèng)新(xīn)，会(huì)有(yǒu)更(gèng)加方(fāng)便人(rén)们(men)的(de)技術(shù)出(chū)現(xiàn)。总之(zhī)，測绘必将得到(dào)长(cháng)足的(de)進(jìn)步，並(bìng)将擁有(yǒu)更(gèng)加燦爛的(de)未来(lái)。

　　我(wǒ)公(gōng)司本(běn)着“誠信(xìn)、务實(shí)”的(de)原則为(wèi)您为(wèi)您提(tí)供優質(zhì)、高(gāo)效、快(kuài)捷的(de)服(fú)务。