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三維掃描范文1
中圖分類號P5 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）79-0164-02
1 三維激光掃描技術概述
三維激光掃描技術是科技界的一次新的革命，是在GPS定位技術之后的又一次重要的科技進步[1]。三維激光掃描技術又叫做實景復制技術，顧名思義，其對實景的捕捉功能是很強大的。三維激光掃描技術，是對傳統的單點測量的一次重大突破，在對實景進行測量的時候，具有明顯的高效率性和高精度性[2]。三維激光掃描技術可以獲得高分辨率的數字地形模型，因此在礦業發展中有很重要的地位[3]。三維激光掃描技術有很多的優點，比如其快速的測量，不接觸性，強的穿透性等，而且能夠實現對掃描物體的實時動態監測，其效果好，效率高，全自動化等優點，使得其應用的范圍更加廣泛。
2 三維激光掃描儀在地質礦產的應用
2.1 三維激光掃描儀的工作原理
三維激光掃描儀的主要組成部分包括掃描儀、控制器以及電力供應三個部分[4]。其中，掃描儀的組成主要有激光測距系統以及激光掃描系統，同時含有儀器的內部控制系統和校正系統。在儀器的內部，由2個同步反射鏡的高速和有規律的轉動，來改變激光脈沖發射體所發出的窄速激光脈沖的方向，依次掃描被測位置，由時間長短來計算路程的遠近。由掃描控制部分來控制和測量每個脈沖激光的角度，計算三維坐標。其工作原理圖如圖1所示。對于激光掃描的觀察數據，主要是水平方向的夾角α和天頂距值θ，由脈沖激光的傳播時間計算，根據路程公式計算從檢測到物體的距離S，以及掃描位置的反射強度I。一般的坐標劃分為橫向掃描面內的X軸，與X軸垂直的Y軸和Z軸（圖2）。由公式1計算得到激光點的三維坐標。
2.2 三維激光掃描儀在地質礦產的應用
三維激光掃描儀在地質和礦業方面的應用非常廣泛。在地質方面的應用，包括對地質填圖的編錄，在探礦工程方面的地質編錄，以及一些樣本的采樣編錄。通過三維激光掃描儀的使用，能夠對礦區的地形、地貌等進行掃描計算以及繪制，建立相關的數據庫。通過對地形地貌的測量繪制以及數據庫的建立等，可以使得一些后期的勘探設計，具體操作安排等都可以通過數據庫而得到信息，減少了大量的外出采集數據的程序，在室內就可以很好的完成，由此而極大程度的提高了工作的效率和精確度[5]。
三維激光掃描儀在礦業方面的應用也是非常廣泛的。在礦床的勘探方面，三維激光掃描儀能夠用于礦體取樣的指導，礦體礦床的質量評定，對礦體結構進行勘探預測，以及數據儲備和質量分析等方面的應用研究。三維激光掃描技術在礦山方面的應用也很多，對于礦山的數據處理，能夠采用三維激光掃描技術進行礦山的數據采集，繪制云圖，然后經過數字化的礦山軟件實現高效經濟的礦業工作。三維激光掃描技術能夠對巷道進行精確的三維測量，對于其修復變形監測等都具有實際的指導作用[6]。三維激光掃描技術能夠完成采礦設計，空區的充填以及安全方面的工作預測，對多個方面都有科學的指導意義。對于一些沉陷等事故，三維激光掃描技術能夠快速準確的檢測到，對安全生產提供強有力的保障。
3 結論
三維激光掃描儀在地質礦產方面的應用非常廣泛，其發揮的作用也是其它技術所不可比擬的。對于三維激光掃描技術的研究，在未來的地質礦產方面的應用，有深遠的意義。如何更好的進行地質勘探和礦產探測，一種好的方法是很重要的，其對于地形地質的研究提供有價值的參考，對于礦產的鑒別等，都有很重要的意義。相信在科學技術不斷的發展的道路上，三維掃描技術將會發揮自己更大的作用，其對于地質礦產的應用研究，將會有新的突破。
參考文獻
[1]毛方儒，王磊. 三維激光掃描測量技術[J].宇航計測技術，2005，25（2）：1-6.
[2]張國輝等.基于三維激光掃描儀的地形變化監測[J].儀器儀表學報，2006，6（27）.
[3]徐進軍，張民偉.地面3維激光掃描儀： 現狀與發展[J].測繪通報，2007（1）：47-50.
[4]宋宏.地面三維激光掃描測量技術及其應用分析[J].測繪技術裝備，2008，2（10）.
三維掃描范文2
【關鍵詞】三維激光掃描；應用；測量
引言
三維激光掃描技術是對激光測距技等原理進行利用并以此獲得數據的一種新型技術，廣泛應用于變形監測、工程測量、地形測量、斷面和體積測量等領域，具有一些優勢，包括無需合作目標、精度較高、密度較高、效率較高以及全數字特征等。三維激光掃描技術能夠真實描述掃描對象的整體結構，以及形態特性，能夠迅速準確的生成三維數據模型，防止基于點數據的分析方法導致的片面性。把三維激光掃描技術和控制策略相互結合在一起，能夠得到掃描目標的坐標。本文對有關三維激光掃描技術及其應用進行分析和探討，不足之處，敬請指正。
1 三維激光掃描技術
三維激光掃描技術選用的是非接觸式高速激光測量的方法，對相關物體幾何數據及影音資料進行獲取，最后利用后處理軟件對數據進行處理和分析，轉換成具有坐標系的三維空間坐標及模型，并能夠用多種數據格式輸出，滿足空間數據庫的數據源，以及三維激光掃描技術的不同應用需求。
1.1 系統組成
（1）三維激光掃描儀；（2）數碼相機；（3）后處理軟件；（4）電源以及附屬設備。
1.2 工作原理
三維激光掃描技術利用設備內部的激光脈沖發射器，向相關目標物體發射一束激光脈沖，通過反光鏡旋轉，發射出的激光脈沖掃描目標，信號接收器接收反射回來的激光脈沖，對相關數據進行記錄，包括每個激光脈沖從發射到被測物表面，然后返回設備所經過的時間，以此獲取目標到掃描中心的距離，除此之外掃描控制模塊對每一個激光脈沖的水平掃描角α和豎向掃描角β進行控制，最后經過后處理軟件自動解算，得出目標的相對三維坐標，也就是云點，經過轉換后，在絕對坐標系中表現為三維空間位置坐標或者模型。
1.3 三維激光掃描技術的特點
三維激光掃描技術的特點，可以總結為高精度、高速度、高分辨率、非接觸式以及優良的兼容性等優勢，甚至稱之為測繪領域繼GPS技術之后的一次具有影響力的技術革命。利用和傳統測量技術進行對比，包括全站儀、近景攝影測量以及航空攝影測量等，具體而言具有以下特點：
（1）非接觸式
三維激光掃描技術是一種非接觸式的高速激光測量手段，無需布置反射棱鏡，直接掃描目標體即可，通過對目標體表面云點的三維坐標數據進行采集。假如被測目標處于環境惡劣、人員甚至無法到達現場的情況，常規測量技術無法勝任此項任務，那么三維激光掃描技術的優勢就被凸顯出來。
（2）數字化程度較高、可擴展性
三維激光掃描技術所獲取的數據均為數字信號數據，具有較高的數字程度，處理起來較為簡便，可以便利的用于數據的分析、輸出以及顯示，后處理軟件人機友好的用戶界面，可以和其它軟件及時進行數據共享，能夠和外接數碼相機、GPS等設備相互配合使用，從而拓寬了各自的應用范圍，因此三維激光掃描技術具有較好的可擴展性。
（3）高分辨率
三維激光掃描技術的分辨率較高，能夠方便快捷的采集高質量、高密度的數據，這是高分辨率數據的基礎。
（4）廣泛的應用
三維激光掃描技術的技術優勢，使得其在工程建設等領域具有廣泛的應用，還具有較強的環境適應性。
1.4 三維激光掃描流程
在對控制網進行布設過程中，要先對現場進行勘察，選擇出合適的測站點，然后開始進行控制測量，選用全站儀法或者GPS設備，由于測站點精度對點云坐標精度存在一定的影響，所以盡可能選用全站儀對控制網進行布設，而且要符合閉合導線的形式，利用GPS進行控制網的布設時，可以選用水準測量法進行準確測量，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 三維激光掃描技術的應用分析
2.1 工程應用
（1）大型土木工程測量
三維激光掃描技術在大型土木工程測量方面的應用，主要是在道路、橋梁、地下坑道等施工工程現場，對施工之前的地形圖進行掃描，提高準確的數據支持，建立施工后目標三維圖形，對施工進行質量上的把控，并進行相關數據的記錄。比如，在道路工程數據測控中，通過三維激光掃描技術，得到點云數據，進行處理后，經過測量、建模等步驟，在眾多工程案例中，達到道路設計要求。
（2）復雜工業設備測量
三維激光掃描技術可以應用與較為復雜的工業設備測量中，工業設備一般管線林立，縱橫交錯，因此對工業設備進行規劃、改造過程中，可以對三維激光掃描技術進行利用，生成高精度3D模型，為數據測量提供依據。
（3）地質應用
三維激光掃描技術也可以在地質方面的地質調查、編錄、環境監測、安全監測以及裂縫研究中提供技術支持，以上應用中假如使用傳統的、常規測量手段，一般效率和精確度都比較低，而三維激光掃描技術可以提供非接觸、安全、高效的目標坐標，建立模型并分析處理。
（4）變形監測
常規變形監測一般選取的方法包括常規測量、GPS測量、傳感測量等，這些測量方法首先需要進行監測點的布設，然而監測點的數量是有限制的，而且測量效率也不高，容易收到天氣的影響，在雨天、霧天等天氣下，能夠得到的準確數據很有限，無法準確的體現出變形的情況。如果使用三維激光掃描技術，最主要的是得到精度均勻、密度高的數據，可以發現許多細節變化，數據中包含任意截取斷面，能夠對目標的整體穩定性分析。
2.2 文物保護
三維激光掃描技術在文物保護方面的應用，主要是對文物的大小、形狀、安全性等方面進行綜合考慮，而且無法在目標物品上粘貼測量標志，也就是需要進行無接觸測量，因此三維激光掃描技術是最為適當的測量方法。以往是采取全站儀、近景攝影測量系統的方法，盡管能夠對文物進行數字化，
但是卻無法詳細表達其三維信息，三維激光掃描技術彌補了這個缺點，得到的數據精度和密度都比較高，可以建立精細表面模型，能夠對文物上任何點進行測量，假如文物破損后可以及時提供修復數據，這些技術對于我國文物保護提供巨大幫助。
2.3 事故現場模擬
三維激光掃描技術能夠對交通事故現場、犯罪現場進行細節測量，按照事故現場建立三維模型，生成動畫模擬效果，讓事故現場的真實情景再現。
2.4 其他應用
三維激光掃描技術還有一些應用，比如考古測量、數字城市建模、油氣田設計以及沙丘監測等。
3 結語
總而言之，三維激光掃描技術是現階段較為新穎的技術，具有高效、數據量大、速度快等諸多優點，因此在大型工程、文物保護、事故現場等方面得到廣泛應用，本文對有關三維激光掃描技術及其應用進行分析和探討，以期對于我國三維激光掃描技術的推廣，起到一定的促進作用。
參考文獻：
三維掃描范文3
【關鍵詞】三維激光 掃描儀 測繪 應用
RIEGL VZ-4000三維激光掃描技術是現在國際獲取空間多目標三維數據最先進的長距離影像測量測量技術，由于它是將傳統測繪系統的測量擴展于到了面測量，能夠深入到復雜的空間和現場環境中進行掃描測量，直接將各種復雜的、大型的目標物體所掃描的點云數據完整地輸入到計算機中，然后構出目標物體。
1 RIEGL VZ-4000掃描系統組成
RIEGL VZ-4000是地面型激光掃描系統的固定式三維激光掃描儀，其掃描系統組成包括以下：
（1）超長測程。高速、高分辨率提供高達4公里的超長測程以及豎直60°，水平360°的廣闊視場角范圍。采用不可見的對人眼安全的一級激光。
高精度以及可信賴的超遠測程是基于RIEGL VZ系列掃描儀獨一無二的數字化回波和在線波處理功能，即使在沙塵、霧天、雨雪等能見度非常差的天氣作業時，也能按需獲取高精度測量及多重目標回波的識別。
（2）波形數據輸出（可選的）。數字化回波信號，也被稱為波形數據，通過VZ-4000獲取用于進行波形分析。
表1操作模式
Laser PRR 30 kHz 50 kHz 150 kHz 300kHz
有效測量速度
目標反射率：p≥90%
目標反射率：p≥20% 23000點/秒
4000m
2300m 37000點/秒
3100m
1700m 113000點/秒
2400m
1200m 222000點/秒
2400m
1200m
目標回波接受的最大數量 無限次回波m
（3）內置數碼相機。內置分辨率為2060×1920 pixels（5M）像素的數碼相機，自動曝光控制。數碼相機視場范圍為7.2°×5.5°（垂直×水平）可通過棱鏡旋轉獲取覆蓋整個視場一定數量的高分辨率的全景照片，與掃描測量成果相結合，創建三維數字模型，為地質、巖土、公路設計的調查提供相應的服務保障。
（4）內置雙軸傾斜補償和GPS。利用集成的GPS接收機（L1）或者外接GPS接收機，內置雙軸傾斜傳感器（補償范圍±10°，精度±0.008°）。
（5）內置數字磁羅盤。
（6）內置大容量數據存儲。
（7）內置激光鉛錘。
（8）外接電源。
（9）反射片。
（10）RIEGL軟件包。
2 RIEGL VZ-4000掃描儀的基本原理
三維激光掃描儀發射器發出一個激光脈沖信號，經目標表面漫反射后，沿幾乎相近的路徑反向傳回到接收器，計算目標點與掃描儀距離S，控制編碼器同步測量每個激光脈沖橫向掃描角度觀測值α和縱向掃描角度觀測值β。三維激光掃描測量是儀器自定義坐標系。X軸在橫向掃描面內，Y軸在橫向掃描面內與X軸垂直，Z軸與橫向掃描面垂直，得P的坐標。
圖1掃描儀三維計算示意圖與公式。
3 RIEGL VZ-4000掃描儀外業數據采集
外業數據采集采用自由架站的方法進行，即不輸入掃描站的坐標和定向坐標，使用RTK或全站儀采集反射片的坐標。
外業數據采集包括反射片及控制點布設與測量、數據全景掃描和外業掃描精的控制三部分工作。
3.1反射片布設及測量
在外業數據采集時，需要在測站位置周圍3米外7米內布設3個以上不在同一條線上反射片。由于掃描儀與被掃描目標所形成的夾角不同、分辨率不一樣，夾角越小，分辨率越低；對于不同的掃描距離，點的精度也不同；另外還存在有障礙物不能通視的情況，因此有很多測站掃描的數據拼接到一起完成。為了拼接和數據管理方便，把反射片的點名與掃描站的站數命名一致，如掃描站默認第一站站名為ScanPos001，那么反射片點名為K001-1、K001-2、K001-3。默認第二站為ScanPos002， 那么反射片點名為K002-1、K002-2、K002-3， 以此類推。使用RTK或全站儀測量反射片坐標。
3.2確定采樣間隔和數字化回波信號頻率
采樣間隔和數字化回波信號頻率設置很重要，采樣間隔大，給數據處理精度造成影響；采樣間隔小，則采集到的點云數據量龐大，給數據的傳輸、保存以及后期的數據處理帶來很大的麻煩。掃描儀內設有掃描脈沖時間60和80。
數字化回波信號頻率有 30 kHz 、50 kHz、150 kHz、300 kHz四種模式。通視條件好的情況下，保證相鄰測站間有一定的點云重疊區域，通視條件不好，則應選擇適當位置增加掃描站數，直至需要測量的目標全部掃描完成經驗值配對表。
表2經驗值配對表
距離 脈沖時間 數字化回波信號頻率
500米以內 80/60 300 kHz
距離 脈沖時間 數字化回波信號頻率
1000米以內 60/80 150 kHz
1000-2000米以內 60 50 kHz
2000米以上 60 30 kHz
3.3外業掃描精度的控制
選擇晴朗、大氣環境穩定、能見度高、0℃-40℃氣溫的環境中掃描作業，減少大氣中水汽、雜質等對于激光傳輸路徑以及傳輸時間的影響；對于目標對象的透射或者鏡面反射表面要做處理，防止丟失信號、弱激光信號對精度的影響；避免非靜態因素的影響。例如：人、下雪、下雨、等等。
4 RIEGL VZ-4000掃描儀內業數據處理
RisCAN PRO是奧地利Riegl公司為RIEGL儀系三維掃描儀開發的軟件，它具有強大的數據配準功能，能夠將模型導出多種比較通用的數據格式。
外業掃描到的點云數據量非常大，既包含有用的數據，也包含車輛、行人、雪、雨等無用的數據，這些無用的數據，我們稱之為噪點數據。這些點云數據必須要經過處理。從點云到測繪成果的實現包括掃描數據分區、反射片的選取、建立掃描站點云數據模型、點云拼接、坐標轉換、數據抽隙、去噪點、格式轉換、生成南方CASS坐標數據文件。
4.1 掃描站數據分區
根據地形和精度的限制，本工程把測區掃描站分了18個區塊。
4.2反射片的選取
一般在2D視圖下，灰度模式中的點云數據中選取反射片，灰度值軟件根據爆光度計算。在3D視圖中拖入標記的反射片來檢查標記的反射片位置是否正確-，若發現反射片選取偏離，可在掃描站中的TPL中刪除改點，在3D視圖中重新選擇。為了拼接和數據管理方便，把點云數據反射片的點名與掃描站的站數命名一致，如掃描站默認第一站站名為ScanPos001，那么反射片點名為TP001-1、TP001-2、TP001-3。默認第二站為ScanPos002， 那么反射片點名為TP002-1、TP002-2、TP002-3以此類推。
4.3建立掃描站點云數據模型
建模設定參數主要有三個：
（1）max plane error=0.02m、（設置最大平面的誤差）；
（2）max edge lenth=2m、 （設置最大三角形邊長）；
（3）reference range=150m。（設置最站與站重疊長度或測程的一半）。
4.4點云數據拼接
把從各個掃描站上掃描得到的點云數據，找出正確的排列關系，使它們能夠擬合成一個整體的點云數據，即把不同基準下的點云數據轉換到同一基準下的點云數據，這個過程叫做點云數據拼接。其實質是把不同的坐標系下的點云數據進行坐標變換。點云數據拼接技術按過程分為，粗略拼接和精確拼接。
4.4.1粗略拼接
將不同坐標系下的點云數據大致轉換到同坐標系下，為精確拼接提供出始值。通過點云數據反射片坐標TPL（socs）與RTK所測的直角坐標TPL（GLCS）進行點與點匹配。設置的容差和匹配點個數，如果無法匹配的時候首先檢查容差設置和匹配點數量的設置，如果還不行，打開3D點云看選取的位置是否在所要選取的位置上，這個過程叫粗略拼
4.4.2精確拼接
通過迭代優化一組坐標轉換參數，實現拼接誤差最小。設置的參數（設置搜索半徑，半徑大小根據粗略拼的結果來定；設置誤差遞減，幅度不要太大。打開多站點拼接命令，選取一個掃描站作為這個區塊的基準后鎖定，在拼接過程中一定要一站一站拼接。根據計算的結果，重復設置更小參數直至達到最優結果；檢查點云數據，看無明顯分層即可。
4.4.3點云數據拼接精度控制
點云數據的擬合處理，是不同坐標系統之間轉換，轉換誤差主要是反射片的選取、控制網的精度、測量儀器的精度。
測量控制網精度控制在cm級，掃描站之間可通視的情況下，可以選擇點擬合特征點的方式拼接，選取高精度的測量儀器和測量方法，可提高成果精度。
4.5坐標轉換
首先需要刪除TPL（prcs）里的所有點，之后將每一站TPL（socs）中的點計算后復制到TPL（prcs），打開TPL（prcs）進行點對點匹配（坐標轉換）。以下是各個區的坐標轉換精度表；
（1）Correspong tiepingts（精拼坐標與RTK實測量坐標配對、坐標轉換的總點數）
（2）Standard deviation（掃描點拼接后區塊的中誤差）
用RTK對18個區塊進行高程內插檢測，最小差±0.10cm，最大差±100cm，因為是高寒區允許誤差為±120cm。滿足地質礦產勘查測量規范要求。
4.6數據抽隙
在OBJECTS里面的POLYDATA中新建一個POLYDATA文件，然后再出現的對話框中選擇所要合并的文件，并在設置中點擊octree命令在increment欄中確定抽希的間隔距離，勾選Conbine命令合并選擇的數據。如果認為所采集到的點云數據或者局部數據相對于工程本身過于密集，還可以對數據進行抽隙處理。
4.7去噪點
在點云數據采集過程中，由于車輛、行人、樹木等因素的影響，我們采集到了很多無用的數據，這些數據稱作噪聲數據，將這些數據的剔除過程叫做數據濾波。噪聲數據與有用數據點云的區別在于噪聲數據是不連續的、無規律的、比較稀疏而雜亂。利用這一特點可以將噪聲數據剔除。打開精確拼接后的點云數據，通過正視圖、側視圖等刪除躁點；部分選取數據，點擊terrian filter 按鈕，設置vegetation 剔除植被、mining-object剔除礦上上的物體、mining-points below terrain為剔除低于地面的點。在運行剔除植被之后，所有被軟件認為是植被的點將處于選擇狀態，在這當中通常會有一些坡、坎上的點，手動選擇需要保留的點。對點云數據進行檢查把不參與生成等高線的點手動框選刪除。
4.8 MTA空間
理想狀態下，激光將一束束發射，每一束激光發射和接受全部信號后，下一束激光才發射，但是由于激光發射頻率和掃描距離之間的相互影響，常常當發射的第一束激光時，部分距離較遠的回波還沒返回到掃描儀后，第二束激光已經發射出去了，這時在第二束激光發射后，第一束激光才返回來和第二束激光返回來的回波將產生影響，需要手動區分二者。
在長距離掃描儀過程中，通?？吹皆趻呙鑳x周圍產生很多飛點，這些飛點并不全是噪點，有些點是由于MTA效應的影響產生的，需要手動的將這些點選擇，然后點擊工具欄上的“MTA Tool”工具，設置MTA ZONE值為2，將這些點劃分到MTA ZONE 2中去，現這些點在遠處顯示成了真實的地物或者地表點。有時受到能見度的影響，掃描儀測程不能達到預期效果，這時選取后的點將在遠處形成球面形狀，這些點意為噪點可直接刪除。不使用這些點，在數據處理時可當植被點或者噪點剔除。
4.9 數據處理
拼接后點云數據在去噪處理時采用自動化和手工相結合的方式對誤差影響不大。后續數據處理盡可能減少格式轉化，基于點云數據的三維模型制作采用“測量――建?！蹦Ｊ健６S圖件制作必須在測量對象的邏輯結構上進行制圖。
4.10動畫展示
RiSCAN PRO 軟件畫面中開啟所欲制作動畫的數據，于主要工作窗口按下右鍵，選擇 Create NewAnimation，即可進入產生動畫設定畫面。將主畫面數據旋轉至欲制做動畫的角度，按下 Add Pose 鍵后即可設定為第一視角，以此類推設定后續視角，軟件可計算出各點飛行距離，并可設定飛行時間、速度等參數，并可預視其飛行路徑；參數設定完畢后設定影片大小及壓縮格式即可產生動畫檔案。輸出檔案無需專業點云處理軟件亦可于其他計算機上播放（使用Windows 系統軟件內建的 Media player 即可），此動畫檔的傳輸將有利于了解現場測繪的完整情形。
5 結語
三維激光掃描技術能獲取目標的空間信息，具有大面積、高自動化、高速率、高精度的測量的特點，采集過程安全簡單、節省人力并且具有強大的數據理能力，幾乎可以提供任何位置、任何細節的信息，作業成果完全能滿足高寒地區地形測量。
通過實踐，發現地面三維激光掃描技術的普及也存在以下不足：
（1）數據采集過程當中受現場條件限制較多，如視場角、植被、地物，數據后處理較復雜，外業完成后需要較長時間的數據處理，耽誤后續工程的人員投入；
（2）儀器設備價格昂貴，進口的基本都在200萬元左右，現階段一個生產單位完全由傳統測量方式向三維激光掃描測量方式轉型不太現實。
（3）儀器自身和精度檢校困難，基準值求取復雜，精度不好評定。
（4）精度、測距與掃描速率存在矛盾關系。
基于這些不足，提出三維激光掃描儀的發展趨勢有以下幾個方面：
（1）三維激光掃描儀國產化，生產單位能用普遍使用。
（2）點云數據軟件處理公用化、多功能化。
（3）進一步擴大掃描范圍，實現全圓掃描，獲得空間目標點云數據。
相信隨著技術的發展，企業生產成本的降低，三維激光掃描技術這種“所見即所得”的測量方式必將在道路工程測量、文物、模具、軍事、航天、石化、醫學、交通等領域得到廣泛應用。
參考文獻：
[1]張正祿 [等]編著.工程測量學[M].武漢大學出版社，2005.
三維掃描范文4
[關鍵詞]三維激光掃描技術；考古勘探；應用分析；優勢探討
我國是一個歷史悠久的國家，長期的歷史發展使我國形成了大量的文物，是我國的寶貴文物資源，而對于考古工作者來說，又是不小的挑戰。因為年代久遠，文物信息逐漸喪失，我們依據僅存的記錄很難在短時期內勘探到并準確的測繪，給予結論。傳統的測繪方法耗時耗力，更不能保證勘測信息的科學與準確性。直到三維激光掃描技術的出現，為我國的考古勘探事業打開了前進的道路，其高速、準確、分辨清晰的優點逐漸得到業內人士的肯定與青睞，廣泛的應用于我國的考古勘探中。
一、三維激光掃描技術的實際工作原理分析
三維激光掃描技術之所以能夠實現考古與文物的勘探與檢測，最重要的工作原理就是采用了脈沖測距與相位測距兩大原理。前者主要是依據激光脈沖的飛行時間來進行檢測點與掃描儀之間的距離，進而借助這段距離數據獲取被檢測點的三維坐標信息。后者的相位測距主要是通過發射一段連續性的激光，借助反射回激光與激光之間的距離數據進行被檢測點的距離值估算。正是基于這兩大基本原理，掃描儀進行被測物體的信息采集與抽樣，進而獲取到每一個采樣點的空間坐標點集合。這就是所謂的“點云”。利用專業的數據對這個“點云”進行數據處理，進而快速生成三維數據模型。
二、三維激光掃描技術早我國考古勘探中的應用分析
前面我們提到過三維激光掃描技術借助三維模型，在展示上更加直觀與清晰，即使在對不規則物體進行測繪時也能準確迅速的進行測繪與定位。隨著三維激光掃描技術的發展，三維模型不僅僅是信息存檔的手段，更是后期學科研究的重要資料來源，成為信息研究的重要參考，在考古應用中發揮著越來越多的作用。
（一）三維激光掃描技術在石窟寺文物考古中的應用分析
我國石窟眾多，是文物保護中的重點研究對象，因為涉及到建筑、雕塑、繪畫多個方面，對于我國研究同時期的文學、歷史、宗教都是有利的突破口，在當今具有極高的研究意義與保護價值。但是石窟造型一般多樣，傳統的測繪方式個很難做到準確、精密，誤差測量導致的數據錯誤嚴重影響到后期的整理與記錄，也無法為文物的保護建立完整的檔案信息。應用時，首先建立三維模型，根據三維模型建立生成剖面圖、正色圖，根據圖上所顯示出的信息機型地質結果的分析與對照，進而通過對特征匹配初步確定石窟佛像的最初位置，對比之前的數據，找出二者之間的明顯差異，從而保證獲取數據的準確性。需要注意的是在數據的處理過程中，因為石窟整體數據比較龐大，已經超出了現有計算機的計算極限，我們可以考慮進行分割計算，每一部分之間進行一定數據的重合，在對分割的數據進行處理之后進行最終模型的整合與數據的匯總。
（二）三維激光掃描技術在我國壁畫等文物中的應用分析
除了在石窟建筑中有廣泛的應用，三維激光掃描技術還應用于壁畫文物的勘探中。我國壁畫文物歷史悠久，是我國文物保護與研究中的重要組成部分。但是壁畫在長期的侵蝕過程中，往往會出現不同程度的脫落與裂縫，嚴重影響到壁畫的完整保存。傳統的人工描摹耗時耗力，效果不明顯。隨著科技的發展，三維激光掃描技術廣泛的應用于壁畫的勘測與保護中。借助三維激光掃描技術可以對目標物體進行不接觸的測繪，有效的獲取壁畫的現存情況與病害分析情況。
利用掃描數據形成一定的三維模型、壁畫表面的高度模型、表面紋理圖形及橫截面的邊緣曲線等，總結已經建立的三維模型數據，建立完整的映射模型，借助近景攝影測量技術與三維激光掃描技術，在紋理映射的過程中采用選取圖像和模型映射獲取重大的數據信息，建立分層的數據庫，對數據進行計算研究。通過數據分析，三維激光掃描技術的優勢得到了最大程度的發揮，獲取時間端，信息準確度高。但是目前圖像的定位上還需要借助手動設置來進行連接，對于那種不規則與面積數量龐大的數據進行拼接時需要人工操作，這是三維激光掃描技術今后改進的重要內容之一。
（三）三維激光掃描技術在我國古建筑文物保護中的應用分析
我國古建筑群眾多，材料的選取上也比較多樣，木結構、石結構等。在長期的侵蝕與磨損下，我國的建筑群破損現象十分嚴重，我國對于古建筑的修繕與保護一直十分重視。傳統的古建筑測試方法局限性比較大，獲取的二維圖像立體感不強，數據精準度上也很難獲得保證。而在古建筑中采用三維激光掃描技術可以有效的規避這些缺點，獲取最科學準確的測量數據。通過無接觸性的檢測獲取數據，可以最大限度的保護古建筑測量過程中的損壞。依據云點數據有效生成平面圖形，在分析平面圖形的基礎上獲取建筑三維模型，為建筑的結構分析提供立體數據對象，從而實現古建筑物中的定位與檢測?？s短時間，提高測量準確度。
四、結束語
通過上面的分析，我們不難看出三維激光掃描技術在我國文物考古的勘探與檢測中得到了廣泛的應用。作為一種新技術，在使用的過程中要注意對適用條件的分析，在發揚其優勢的同時，最大限度降低損害。在使用中學會多方法的結合，多學科的融匯，有力的推動我國考古行業的發展，幫助做好重要文物的修繕與保護。
參考文獻：
三維掃描范文5
關鍵詞：三維激光掃描技術；地籍測繪；建模
DOI：10.19354/ki.42-1616/f.2016.17.145
早在2000多年前，在我國就有地籍測繪技術，但由于受當時生產力的限制，常規的地籍測繪方法存在周期長、工作強度大等缺陷。隨著科技的發展，三維激光技術的誕生和發展為地籍測繪工作帶來了新的曙光。三維激光掃描技術作為一種新興技術具有采樣速度快、定位精確、兼容性好等特點。三維激光掃描技術已經成為地籍測繪的主要技術。
一、什么是三維激光掃描技術
三維激光掃描技術屬于GPS技術中的一種，是一種能夠全自動、高精度的立體建模技術。該系統由五部分組成，分別是激光發射器、激光自適應聚焦控制單位、計算機、接收器及光路調節裝置等。它的工作原理十分簡單，首先獲取測量對象的三維坐標，然后提取地表信息并對其進行三維場景搭建。三維激光掃描技術的優勢在于采樣速度快、并不需要接觸測量對象，對環境條件的要求比較低。因此，三維激光掃描技術經常被應用于文化遺產、結構測量、建筑估計測量等多種領域。三維激光掃描技術被應用于地籍測繪中大大減少了測繪流程，節省了時間和成本，同時也提高了地籍測繪的效率。
二、地籍要素調查
宗地作為地籍要素調查的基本單位，其主要內容是對地界及其所有權進行調查，并繪制出宗地草圖，并填寫地籍調查表，簽訂相關合同等。接下來對地籍要素調查的主要內容進行介紹。首先，在地籍要素調查前要做一些必備的準備工作，包括對地籍區及地籍子區進行劃分，收集、并整理土地權屬的相關資料，對宗地代碼進行預編制等。其次要調查清楚地籍的權屬界址。調查土地權屬狀況主要包括土地權利人是誰、土地的來源等進行調查。然后繪制宗地草圖，該圖應包括界址線、宗地位置、而且要對相鄰宗地之間進行必要的文字描述。填寫地籍調查表是最后一步，要嚴格按照要求和格式來填寫。
三、數據庫建設
地籍信息管理系統是一種通過計算機技術創建的一種管理地理信息的系統，該系統的主要功能是將地籍信息、圖件等存儲于系統中，并能夠在系統中檢索、分析日常地理管理數據。該系統的好處是對地籍信息的管理更加方便、快捷。在以往的地籍測繪管理工作中，我國由于技術相對滯后，在對地籍的管理時，通常采用比較落后的技術手段，這就導致出現了地籍測繪耗時時間長、測量到的數據并不十分準確，人工工作量比較大的情況，嚴重阻礙了地籍測繪工作的開展。地籍測繪作為土地管理工作的重中之重，只有將地籍測繪技術與高科技結合起來，才能使地籍測繪工作高效、全面的開展起來，提高地籍測繪的工作效率，建立數據全面的地籍測繪信息系統。
四、地籍測繪中三維激光掃描技術的應用
地籍測繪是國家為了征收土地稅而對土地進行丈量記錄，然而隨著社會的不斷發展進步，地籍的含義也變得越來越廣泛，延伸出許多其他的含義，例如對土地的產權保護和對土地日常的管理、規劃等方面的工作等。改革開放以后，國家對土地越來越重視，出臺了許多關于地籍的政策。在對地籍的管理中，需要記錄測繪工作中所測量的數據，測量數據精度的高低直接影響后期地籍的測量結果。與傳統測量方式相比，3D激光掃描儀具有明顯的優勢，它可以通過快速激光測距儀迅速得出掃描點的三維坐標，可以全方位的對地籍進行測繪，獲取海量數據。
對于地勢高低不平或者林木叢生的地域，傳統的測繪方法很難精確測出其三維坐標。但對于三維激光掃描儀而言這并不是個問題。本文將著重介紹三維激光掃描儀獲取地理坐標和圖像信息的過程。
首先介紹三維掃描儀在進行地籍測繪之前的準備工作。由于三維激光掃描儀在測量地理位置時并不需要直接接觸測量對象，自身較小，且受地理環境因素的影響也比較小，因此在前期的準備工作中，只需要勘查目標區域，并在實際操作時選擇合適的地理位置即可，那么，準備工作就做完了。接下來是對測區站點的設置。與常規全站儀類似，三維激光掃描儀在站點設置十分靈活，既可以選擇地勢較高的地方，也可以選擇視覺效果較好的地方。三維激光掃描儀主要采用獨立坐標系的方式進行站點的設置，為了實現站與站之間數據的有效連接，當選好控制點后，還要在測量路線上設置一些覘標。設點設置完成后，就可以利用三維激光掃描儀進行掃描操作，通常對一個站點的掃描需要4到6分鐘。操作者可以實時的在顯示屏上查看測量的數據，如果測量出的數據并不理想，還可以通過調節精度的方式進行改進，并重新掃描一次。在利用三維激光掃描儀時可以直接設置GPS測量儀器，以便能夠直接獲取測區的坐標系統。在轉掃時，通常把建筑物作為主要的掃描對象，但如果測量對象是街巷時，則需要在房屋密集區域設置一些站作為輔助，這時因為在這樣的環境中，GPS信號不穩定。為了能夠得到精度高的地理區域數據，既要尋求合理的作業方式，又要在后期測量中合理運用免棱鏡全站儀。在距離測量控制點之間距離不遠的情況下，對定位坐標均勻測量，以便坐標系統在后期數據處理中能很快的將不同數據拼接起來。對數據的處理過程是三維掃描儀技術在地籍測繪中的一個重要環節。在數據拼接時，將某一站點的數據作為參照點，然后加載相鄰站點及其他站點的數據，三維激光掃描系統能夠完成初步的數據拼接工作，能夠查看最終拼接的整個效果和誤差的大小。由于拼接后數據量非常龐大，受技術限制，計算機的計算速度有限，因此若想提高測量區域的精度，就對數據進行分塊處理。
下面將為大家介紹一種快速、高效的測繪技術，即SSW車載移動測量系統。該系統在地籍測繪中發揮了巨大的作用。在實際的地籍測繪工作中，可以將SSW車載移動測量系統與三維激光掃描儀結合起來使用，強強聯合，大幅度提高地籍測繪的工作效率。為了能夠方便、快捷的獲取坐標數據，人們開始將信息收集裝置添加進車載移動設備中，這種設備的掃描效果非常不錯，受到業界的一致好評。通常的車載系統的前身是越野車，在此基礎之上安裝數碼攝像系統和激光掃描裝置，就形成了新的掃描系統，即車載一定測量系統。在該系統中，利用GPS來調節整個系統各個部件之間的結構關系，通過移動掃描或定點掃描的方法來采集數據，該數據包含地理區域的地理坐標和紋理信息等。
五、三維激光掃描技術的發展前景
三維激光掃描技術作為GPS技術的一種新型技術，可以全方位、自動化的獲取空間的三維坐標。與傳統的地籍測繪技術相比，三維激光掃描技術有其強大的優勢。其優勢主要體現在以下幾個方面：其一、三維激光掃描技術在進行數據采樣時速度快且精度高；其二，三維激光掃描技術是一種無需接觸被測物體的地籍測繪技術，因此對地理環境的要求不高；在地籍測繪技術中應用三維激光掃描技術，其獲取的數據能夠真實的反映地理信息。到目前為止，三維激光掃描技術是地籍測繪中運用最為廣泛的技術，也是測量方法最為精確、技術最為全面的。
總結：綜上所述，三維激光掃描技術在地籍測繪的應用中將越來越廣泛。三維激光掃描技術的主要特點是采用速度快、精度高，對環境的要求低，操作流程更加便捷。隨之三維激光掃描技術的不斷發展，其應用前景將會變得越來越廣闊。因此，加強對三維激光掃描技術在地籍測繪中的研究是十分必要的，希望本文能夠對地籍測繪工作有用。
參考文獻：
三維掃描范文6
【關鍵詞】 地面三維激光掃描 文物測繪 關鍵技術
文物是古代人民的勞動結晶，通過研究文物可以獲得較為豐富的研究成果，對于了解古代人民的生活勞動方式具有重要意義。對文物進行測繪是其他文物工作開展的基礎，隨著現代技術的發展，空間掃描成像技術及計算機數據處理技術已經被廣泛應用到文物測繪工作中，且在不斷向集成化、數字化、精細化等方向發展。地面三維激光掃描技術可以利用計算機相關技術對文物的三維空間屬性進行測繪，不僅消除了傳統接觸式測繪方式對文物的損害，還能夠更加精確地將文物面貌、屬性等信息真實準確的反映出來，是一種非常具有實用價值的文物測繪技術。
1 地面三維激光掃描技術概述
1.1 基本實現原理
地面三維激光掃描技術是一種集光、電、計算機數據處理等多種技術為一體的高精度空間測量技術，該技術通過發射多束激光對掃描對象進行空間照射，配合使用脈沖測距法獲取激光測量過程中的多種返回數據如被測單位的距離值、每束激光的橫縱向掃描角度觀察值、每一接收點所接收到的激光反射強度等，進而利用性能強大的計算機對所獲得的數據進行處理和建模等操作，最終獲得被掃描對象的試題信息。
1.2 實現流程
相較于傳統的文物測繪技術而言，該技術可以在不接觸文物的前提下完成數據的采集和處理，且所采集到的數據精度更高更豐富，配合高性能計算機的使用可以即時的完成測繪任務，特別是在某些測繪難度較高的環境中，該技術更能夠發揮其性能特點。
其中，準備工作主要用于確定被掃描文物的空間分布、形態以及對掃描點位置的選取、掃描精度的確定等進行分析和確認，進而制定相關的掃描方案并根據掃描方案選取相應的儀器和設備。
在準備工作完成后即可啟動相關設備和軟件對被測繪文物進行數據掃描獲得“點云”數據，這些“點云”數據是一系列三維坐標及顏色屬性的集合，無法直接使用，而是需要通過相關的數據處理算法和建模方法等將這些數據轉化為文物的三維立體影像。經過上述過程后，一次文物測繪工作就基本完成了。
2 文物測繪中的關鍵技術分析
2.1 點云數據的預處理
三維激光掃描設備在對文物測繪過程中會生成大量的數據信息，這些數據信息既包含有用的文物信息，還包含無用的干擾信息等，為提升后續操作的精度需要對這些點云數據進行預處理，如去噪、平滑、簡化等。其中去噪和平滑主要是對點云數據中的誤差進行校正或消除，簡化主要是對數據信息進行篩選和壓縮。
2.2 點云數據的分割
只有按照某種規則分割后的點云數據才能夠進入處理階段，目前常用的分割方法有兩種，基于邊的區域分割方法可以按照文物的邊點屬性對采集到的數據進行檢測，然后按照所檢測到的邊點信息對點云數據進行連接或擬合；基于面的區域分割方法則是首先對需要使用的網格大小和位置等進行分類，然后在利用該分類對采集到的點運輸局進行聚類等操作，最后形成多個數據域。
2.3 點云數據的三維建模
三維建模是利用測繪信息構成文物三維模型的核心環節，該過程的實現主要有兩種：三角網格面模型重建技術和樣條曲面模型重建技術。鑒于前者所建立的模型具有更好的邊界適應性和構造靈活性，故得到了非常廣泛的應用。
3 地面三維激光掃描技術在文物測繪中的應用
當文物的三維掃描模型被建立后可用用于進行以下幾方面研究。
3.1 三維信息存留
文物具有稀缺性和唯一性，對文物進行信息存留是文物保護的一項重點工作，后續的文物修復、文物研究等工作的開展都要以此為基礎。
傳統的文物信息存留工作中需要綜合應用多種信息存儲手段對文物的多種屬性信息分別記錄，如應用常規測繪技術對文物的形態尺寸等進行記錄、應用影像技術對文物的外觀紋理等信息進行記錄等。這種信息存留方式不僅實現復雜，而且可應用性不高。
而地面三維激光掃描技術可以對文物信息進行高精度數據采集，然后依照采集后“點云”的數據屬性進行后期處理，最終獲得結構完整的、數據精度高的文物三維信息，這些信息基本包含了被測繪文物所有特征信息。
3.2 文物的虛擬修復
多數文物在被發現時或在保存過程中容易出現殘缺等問題，地面三維激光掃描技術可以為文物構建逼真的三維空間模型。利用該模型，相關文物專家可以依照模型結構和數學分析手段等對文物在計算機端進行修復，這種修復方式可以在不損壞文物的前提下為文物修復專家提供多種修復效果供其選擇和分析，對于文物保護具有非常實用的價值。
以敦煌莫高窟為例，在莫高窟的多個圖像采集點使用三維激光掃描儀對其進行掃描獲得點云數據，對這些點云數據進行噪聲消除等處理去除數據采集過程中出現的曲面變形、圖像噪聲等，然后按照設定的模型對點云數據進行三角化處理、模型對齊和拼接化處理等實現三維模型的建立。與此同時對照片中的顏色進行校正后在模型中添加顏色信息、紋理信息、材質信息等構成最終的三維掃描模型。該模型可用于指導相關文物專家開展文物跟蹤、保護以及修復等工作。
3.3 文物的監測
經過測繪后的文物會生成存留信息，利用該信息可以對文物進行檢測與管理。對已經完成測繪工作的文物等一方面可以利用存留信息對文物保護效果進行跟蹤和評估，進而根據評估效果確定和完善文物保護方案等；另一方面，利用存留信息可以對文物的狀態進行分析，便于及時發現和修復文物可能發生的潛在問題等。
參考文獻：
[1]張學文.地面三維激光點云處理關鍵技術與實現[D].北京：北京建筑工程學院，2008（1）.
