浅谈三维激光扫描技术的测量原理及其应用

　　三维激光扫描影像数据是数据库与GIS系统更新一个重要的信息来源，下面是小编搜集整理的一篇探究三维激光扫描系统的论文范文，供大家阅读查看。

　　[摘要]通过三维激光影像扫描仪获得的数据来组成的立体模型，能非常精确测量出建筑物和物体的尺寸，是可取代传统的测量方式。就三维激光影像扫描仪的单点精度来说，一般都可达到的水平为毫米级，而且它建模之后的测量精度绝对不比传统测量方法逊色。效率高是三维激光扫描最重要的意义所在，激光扫描内外业需要的时间通常就只有传统方法测量的1/20。物体部分点的数据是传统的方法就能够测到的，而物体的全部细节则需利用激光扫描才可测量到。因此，探讨其原理继而对其技术进行推广应用十分重要。

　　[关键词]三维激光扫描系统 测量原理 数据采集 精度

　　0引言

　　三维激光扫描系统是可深入到所有复杂的现场环境和空间中，透过三维激光扫描可以将各种大型的、不规则、复杂的、非标准或标准等实景或实体的三维数据完整地采集到电脑上，快速地重构目标的三维实体模型，在采集的三维激光点云数据也能把目标的完整数据应用在各种后处理工作对称应用的工具。

　　1三维激光扫描仪的测量原理

　　三维激光扫描仪是在激光的相干性、方向性、单色性和高亮度等特性的基础上，在同时注重操作简便和测量速度上，从而保证了测量的综合精度，而其测量的原理是主要分为有测距、扫描、测角、定向这四个方面。

　　1.1三维激光扫描仪的测距原理

　　由于激光测距是激光扫描技术十分重要的组成部分，对于激光扫描的定位以及获取空间三维信息是具有十分重要的作用。现阶段的测距方法主要是有：相位法、三角法、脉冲法。

　　测距方法都有其优缺点，而主要是集中在测程和精度的关系上，脉冲测量的距离最长，可是精度会随距离的增加而降低。相位法用于中程测量，具有比较高的测量精度，可它是通过两个间接测量才能够得到距离值，三角测量测程最短，可是精度最高，适用于近距离、室内的测量。

　　1.2三维激光扫描仪的测角原理

　　区别于常规仪器的度盘测角方式，激光扫描仪是通过改变激光光路而获得扫描角度。把两个步进电机与扫描棱镜安装在一起，进而分别实现水平和垂直方向扫描。步进电机也是一种将电脉冲信号转换为角位移的控制微电机，它能够实现对激光扫描仪的精确定位。

　　1.3三维激光扫描仪的扫描原理

　　对于三维激光扫描仪是透过内置的伺服驱动马达系统的精密控制的多面扫描棱镜的.转动，决定着激光束的出射方向，能够让脉冲激光束能够沿着横轴方向与纵轴方向进行快速的扫描。扫描的控制装置为：摆动扫描镜和旋转正多面体扫描镜。对于摆动扫描镜是一个平面反射镜，是由电机的驱动来进行往返振荡，这种测距方式就是一种间接测距的方式，通过检测发射和接收信号之间的相位差，从而获得被测目标的距离。测距精度较高，主要应用在精密测量和医学研究，精度可达到毫米级。

　　1.4三维激光扫描仪的定向原理

　　三维激光扫描仪扫描的点云数据都在其自定义的扫描坐标系中，但是数据的后处理要求是大地坐标系下的数据，这就需要将扫描坐标系下的数据转换到大地坐标系下，这个过程就称为三维激光扫描仪的定向。

　　2三维激光扫描技术的应用现状

　　2.1三维激光扫描技术原理

　　三维激光影像扫描技术又称“实景复制技术”，全部所采集的三维建模数据和三维点云数据都能够通过标准接口的格式转换更为方便地为各种工程软件来直接使用。

　　2.2三维激光扫描技术应用现状

　　应用范围非常广泛，主要有建筑物、地形以及其他对象进行的高精度测量。

　　2.2.1能够塑造出高精度的数字地面模型以及城市模型

　　三维激光扫描影像数据是数据库与GIS系统更新一个重要的信息来源。其所采集到的三维点云数据在经过拼接与合并之后，从而进行数据的预处理剔除粗差，而应用数据滤波与分类算法而得到地面高程数据以及地物数据。地面高程数据是应用在塑造高精度的一个数字地面模型，地物数据在经过目标识别的处理和提取就可以实现建立城市三维模型。