三維激光掃描技術(shù)論文

　　三維激光掃描技術(shù)是對(duì)激光測(cè)距技等原理進(jìn)行利用并以此獲得數(shù)據(jù)的一種新型技術(shù)，下面小編給大家分享三維激光掃描技術(shù)論文，大家快來(lái)跟小編一起欣賞吧。

　　三維激光掃描技術(shù)論文篇一

　　三維激光掃描技術(shù)及其應(yīng)用探討

　　【摘 要】本文首先對(duì)三維激光掃描技術(shù)的理論、系統(tǒng)組成、工作原理進(jìn)行分析，對(duì)三維激光掃描技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，對(duì)三維激光掃描流程進(jìn)行探討，并對(duì)三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究。

　　【關(guān)鍵詞】三維激光掃描;應(yīng)用;測(cè)量

　　引言

　　三維激光掃描技術(shù)是對(duì)激光測(cè)距技等原理進(jìn)行利用并以此獲得數(shù)據(jù)的一種新型技術(shù)，廣泛應(yīng)用于變形監(jiān)測(cè)、工程測(cè)量、地形測(cè)量、斷面和體積測(cè)量等領(lǐng)域，具有一些優(yōu)勢(shì)，包括無(wú)需合作目標(biāo)、精度較高、密度較高、效率較高以及全數(shù)字特征等。三維激光掃描技術(shù)能夠真實(shí)描述掃描對(duì)象的整體結(jié)構(gòu)，以及形態(tài)特性，能夠迅速準(zhǔn)確的生成三維數(shù)據(jù)模型，防止基于點(diǎn)數(shù)據(jù)的分析方法導(dǎo)致的片面性。把三維激光掃描技術(shù)和控制策略相互結(jié)合在一起，能夠得到掃描目標(biāo)的坐標(biāo)。本文對(duì)有關(guān)三維激光掃描技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行分析和探討，不足之處，敬請(qǐng)指正。

　　1 三維激光掃描技術(shù)

　　三維激光掃描技術(shù)選用的是非接觸式高速激光測(cè)量的方法，對(duì)相關(guān)物體幾何數(shù)據(jù)及影音資料進(jìn)行獲取，最后利用后處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，轉(zhuǎn)換成具有坐標(biāo)系的三維空間坐標(biāo)及模型，并能夠用多種數(shù)據(jù)格式輸出，滿足空間數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)源，以及三維激光掃描技術(shù)的不同應(yīng)用需求。

　　1.1 系統(tǒng)組成

　　(1)三維激光掃描儀;(2)數(shù)碼相機(jī);(3)后處理軟件;(4)電源以及附屬設(shè)備。

　　1.2 工作原理

　　三維激光掃描技術(shù)利用設(shè)備內(nèi)部的激光脈沖發(fā)射器，向相關(guān)目標(biāo)物體發(fā)射一束激光脈沖，通過(guò)反光鏡旋轉(zhuǎn)，發(fā)射出的激光脈沖掃描目標(biāo)，信號(hào)接收器接收反射回來(lái)的激光脈沖，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，包括每個(gè)激光脈沖從發(fā)射到被測(cè)物表面，然后返回設(shè)備所經(jīng)過(guò)的時(shí)間，以此獲取目標(biāo)到掃描中心的距離，除此之外掃描控制模塊對(duì)每一個(gè)激光脈沖的水平掃描角α和豎向掃描角β進(jìn)行控制，最后經(jīng)過(guò)后處理軟件自動(dòng)解算，得出目標(biāo)的相對(duì)三維坐標(biāo)，也就是云點(diǎn)，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后，在絕對(duì)坐標(biāo)系中表現(xiàn)為三維空間位置坐標(biāo)或者模型。

　　1.3 三維激光掃描技術(shù)的特點(diǎn)

　　三維激光掃描技術(shù)的特點(diǎn)，可以總結(jié)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(shì)，甚至稱之為測(cè)繪領(lǐng)域繼GPS技術(shù)之后的一次具有影響力的技術(shù)革命。利用和傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，包括全站儀、近景攝影測(cè)量以及航空攝影測(cè)量等，具體而言具有以下特點(diǎn)：

　　(1)非接觸式

　　三維激光掃描技術(shù)是一種非接觸式的高速激光測(cè)量手段，無(wú)需布置反射棱鏡，直接掃描目標(biāo)體即可，通過(guò)對(duì)目標(biāo)體表面云點(diǎn)的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。假如被測(cè)目標(biāo)處于環(huán)境惡劣、人員甚至無(wú)法到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的情況，常規(guī)測(cè)量技術(shù)無(wú)法勝任此項(xiàng)任務(wù)，那么三維激光掃描技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就被凸顯出來(lái)。

　　(2)數(shù)字化程度較高、可擴(kuò)展性

　　三維激光掃描技術(shù)所獲取的數(shù)據(jù)均為數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)，具有較高的數(shù)字程度，處理起來(lái)較為簡(jiǎn)便，可以便利的用于數(shù)據(jù)的分析、輸出以及顯示，后處理軟件人機(jī)友好的用戶界面，可以和其它軟件及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，能夠和外接數(shù)碼相機(jī)、GPS等設(shè)備相互配合使用，從而拓寬了各自的應(yīng)用范圍，因此三維激光掃描技術(shù)具有較好的可擴(kuò)展性。

　　(3)高分辨率

　　三維激光掃描技術(shù)的分辨率較高，能夠方便快捷的采集高質(zhì)量、高密度的數(shù)據(jù)，這是高分辨率數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。

　　(4)廣泛的應(yīng)用

　　三維激光掃描技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使得其在工程建設(shè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，還具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。

　　1.4 三維激光掃描流程

　　在對(duì)控制網(wǎng)進(jìn)行布設(shè)過(guò)程中，要先對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，選擇出合適的測(cè)站點(diǎn)，然后開(kāi)始進(jìn)行控制測(cè)量，選用全站儀法或者GPS設(shè)備，由于測(cè)站點(diǎn)精度對(duì)點(diǎn)云坐標(biāo)精度存在一定的影響，所以盡可能選用全站儀對(duì)控制網(wǎng)進(jìn)行布設(shè)，而且要符合閉合導(dǎo)線的形式，利用GPS進(jìn)行控制網(wǎng)的布設(shè)時(shí)，可以選用水準(zhǔn)測(cè)量法進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)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(shù)的應(yīng)用分析

　　2.1 工程應(yīng)用

　　(1)大型土木工程測(cè)量

　　三維激光掃描技術(shù)在大型土木工程測(cè)量方面的應(yīng)用，主要是在道路、橋梁、地下坑道等施工工程現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)施工之前的地形圖進(jìn)行掃描，提高準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，建立施工后目標(biāo)三維圖形，對(duì)施工進(jìn)行質(zhì)量上的把控，并進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄。比如，在道路工程數(shù)據(jù)測(cè)控中，通過(guò)三維激光掃描技術(shù)，得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理后，經(jīng)過(guò)測(cè)量、建模等步驟，在眾多工程案例中，達(dá)到道路設(shè)計(jì)要求。

　　(2)復(fù)雜工業(yè)設(shè)備測(cè)量

　　三維激光掃描技術(shù)可以應(yīng)用與較為復(fù)雜的工業(yè)設(shè)備測(cè)量中，工業(yè)設(shè)備一般管線林立，縱橫交錯(cuò)，因此對(duì)工業(yè)設(shè)備進(jìn)行規(guī)劃、改造過(guò)程中，可以對(duì)三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行利用，生成高精度3D模型，為數(shù)據(jù)測(cè)量提供依據(jù)。

　　(3)地質(zhì)應(yīng)用

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

　　(4)變形監(jiān)測(cè)

　　常規(guī)變形監(jiān)測(cè)一般選取的方法包括常規(guī)測(cè)量、GPS測(cè)量、傳感測(cè)量等，這些測(cè)量方法首先需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)，然而監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量是有限制的，而且測(cè)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(zhǔn)確數(shù)據(jù)很有限，無(wú)法準(zhǔn)確的體現(xiàn)出變形的情況。如果使用三維激光掃描技術(shù)，最主要的是得到精度均勻、密度高的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)許多細(xì)節(jié)變化，數(shù)據(jù)中包含任意截取斷面，能夠?qū)δ繕?biāo)的整體穩(wěn)定性分析。

　　2.2 文物保護(hù)

　　三維激光掃描技術(shù)在文物保護(hù)方面的應(yīng)用，主要是對(duì)文物的大小、形狀、安全性等方面進(jìn)行綜合考慮，而且無(wú)法在目標(biāo)物品上粘貼測(cè)量標(biāo)志，也就是需要進(jìn)行無(wú)接觸測(cè)量，因此三維激光掃描技術(shù)是最為適當(dāng)?shù)臏y(cè)量方法。以往是采取全站儀、近景攝影測(cè)量系統(tǒng)的方法，盡管能夠?qū)ξ奈镞M(jìn)行數(shù)字化，

　　但是卻無(wú)法詳細(xì)表達(dá)其三維信息，三維激光掃描技術(shù)彌補(bǔ)了這個(gè)缺點(diǎn)，得到的數(shù)據(jù)精度和密度都比較高，可以建立精細(xì)表面模型，能夠?qū)ξ奈锷先魏吸c(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，假如文物破損后可以及時(shí)提供修復(fù)數(shù)據(jù)，這些技術(shù)對(duì)于我國(guó)文物保護(hù)提供巨大幫助。

　　2.3 事故現(xiàn)場(chǎng)模擬

　　三維激光掃描技術(shù)能夠?qū)煌ㄊ鹿尸F(xiàn)場(chǎng)、犯罪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行細(xì)節(jié)測(cè)量，按照事故現(xiàn)場(chǎng)建立三維模型，生成動(dòng)畫(huà)模擬效果，讓事故現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)情景再現(xiàn)。

　　2.4 其他應(yīng)用

　　三維激光掃描技術(shù)還有一些應(yīng)用，比如考古測(cè)量、數(shù)字城市建模、油氣田設(shè)計(jì)以及沙丘監(jiān)測(cè)等。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　總而言之，三維激光掃描技術(shù)是現(xiàn)階段較為新穎的技術(shù)，具有高效、數(shù)據(jù)量大、速度快等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此在大型工程、文物保護(hù)、事故現(xiàn)場(chǎng)等方面得到廣泛應(yīng)用，本文對(duì)有關(guān)三維激光掃描技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行分析和探討，以期對(duì)于我國(guó)三維激光掃描技術(shù)的推廣，起到一定的促進(jìn)作用。

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