三維激光掃描系統(tǒng)在測繪中的應用分析

1、<p>　　三維激光掃描系統(tǒng)在測繪中的應用分析</p><p>　　【摘要】隨著科學技術(shù)的不斷創(chuàng)新和進步，三維激光掃描技術(shù)也在不斷的改進和完善，該項技術(shù)在信息的采集方面體現(xiàn)出高效、精確、快捷和方便的優(yōu)點。本文對三維激光掃描系統(tǒng)的原理和處理方式以及實際應用和前景進行分析研究。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】三維激光掃描技術(shù)；測繪工程；應用分析 </p><p&

2、gt;　　中圖分類號： P2文獻標識碼： A </p><p>　　1三維激光掃描技術(shù)的工作原理 </p><p>　　掃描儀的發(fā)射器通過激光二極管發(fā)射一種接近紅外線波長的無害光束，對測繪對象進行立體面狀的掃描，借助設(shè)備獲取對激光的反射時間差，從而測量激光與物體之間的距離，最后用編碼器來測量鏡頭旋轉(zhuǎn)角度與激光掃描儀的水平旋轉(zhuǎn)角度,獲取測量對象表面每個采樣點空間立體坐標,得到被測對象的采樣點

3、集合,稱之為“距離影像”或“點云”。所獲取的由點云組成的影像與通常的掃描的柵格影像最大的區(qū)別就是具有矢量化的特性,點云之間具有可量測性。 </p><p><b>　　2設(shè)備分類及性能 </b></p><p>　　三維激光掃描設(shè)備可分為機載類和地面類。地面掃描設(shè)備根據(jù)掃描的方式不同可以分為車載、地面和船載。地面掃描設(shè)備按其功能可以分為ILRIS—3DVP、ILRIS

4、—3DER、ILRIS—36D和ILRIS—3DMC四種型號。ILRIS—3DVP是最基本的掃描設(shè)備，使用范圍比較廣；ILRIS—3DER距離增強型,能夠遠距離進行工作；ILRIS—36D的掃描空間比較廣，面積達，可以旋轉(zhuǎn)掃描；ILRIS—3DMC適合于車載和船載進行移動掃描。 </p><p><b>　　3系統(tǒng)組成 </b></p><p>　　三維激光掃描設(shè)備由

5、軟件和硬件組成，硬件為三維激光掃描儀，軟件包括點云影像后處理系統(tǒng)。 </p><p><b>　　4系統(tǒng)工作流程 </b></p><p>　　工作流程是:方案制定→外業(yè)掃描→數(shù)據(jù)處理(點云定向、點云處理等)→成果輸出。點云間的相對位置在掃描的距離影像中是完全正確的，則取決與將它們能否通過轉(zhuǎn)換統(tǒng)一在同一坐標系下。一般情況下，一幅點云圖像無法反映測區(qū)整體，多幅點云影像的

6、拼接，就要在數(shù)據(jù)處理階段完成坐標糾正，使多幅圖像處于同一坐標系下，這就是所謂的點云定向。 </p><p>　　實際點云影像定向就如兩個不同空間坐標系的轉(zhuǎn)換一樣，需要解決的轉(zhuǎn)換參數(shù)共有七個：三個平移參數(shù)，三個旋轉(zhuǎn)參數(shù)和一個尺度比參數(shù).實際應用中有兩種方式可以完成定向：相對方式和絕對方式。相對方式就是以一幅點云圖像坐標系為基準，其他點云圖像統(tǒng)一在該掃描圖的坐標系下，前提條件是不同點云圖像之間存在重疊或者事先設(shè)置有控

7、制點和靶點。實際測繪過程中，要求將點云圖像統(tǒng)一在大地坐標系下或者某一特定的坐標系下，絕對轉(zhuǎn)換方式就是將所有掃描圖都轉(zhuǎn)換到控制點的坐標系中，該種方式最大的優(yōu)點是消除轉(zhuǎn)換誤差的累積,通常實際應用中，可將兩種方式綜合起來應用。掃描得到的是散亂的海量數(shù)據(jù)，需要對采集點云數(shù)據(jù)進行噪音濾除、點數(shù)據(jù)平滑處理、剪裁等處理步驟，另外對于某些觀測死角和暗部，需要進行必要的“織補”，或采用特殊方式進行掃描處理。 </p><p>　　

8、5三維激光掃描技術(shù)優(yōu)點 </p><p>　　三維激光掃描技術(shù)的優(yōu)點是方便、精確、快捷、實時和全數(shù)字化，測量精度高，測量方式比較靈活，不接觸所測對象，可以及時的采集物體空間的三維數(shù)據(jù)，建立其立體模型，并對模型進行數(shù)據(jù)處理和分析。三維激光掃描技術(shù)彌補了傳統(tǒng)測量方法的弊端，數(shù)據(jù)采集點位密度大，數(shù)據(jù)信息豐富，可以實現(xiàn)精細化測繪，同時提高了測量效率，減少了測量成本。 </p><p><b&

9、gt;　　6應用與前景 </b></p><p>　　(1)立體模型的建立。三維激光掃描技術(shù)主要用于物體立體模型的建立、工業(yè)設(shè)備計測、考古與文物保護、三維城市漫游建立和三維數(shù)字地面模型建立等。 </p><p>　　(2)完成水域和地面掃描。借助機載和船載激光掃描設(shè)備可以完成水域和地面地形掃描測量。 </p><p>　　(3)滑坡監(jiān)測和確定滑坡區(qū)域。通

10、過對掃描數(shù)據(jù)的兩次或多次比較，從而能夠確定和完成滑坡區(qū)域的檢測，達到減災防災和對災害造成范圍的確定。 </p><p>　?。?）洪水區(qū)域的分析：通過對洪災發(fā)生前后的三維地形對比分析，一是可以確定降水量，預測洪水達到的區(qū)域，達到預防的目的；二是通過對洪水前后掃描數(shù)據(jù)的對比，計算受災區(qū)洪水的體積。 </p><p>　?。?）變形監(jiān)測：傳統(tǒng)變形監(jiān)測方式是通過全站儀或GPS以及其他形式監(jiān)測方式

11、，在易發(fā)生變形的地方設(shè)置檢測點,通過連續(xù)和定期觀測,對多次觀測的數(shù)據(jù)的對比分析，完成對工程安全性的確定,此種方式只是對離散監(jiān)測點位移變化分析，做出安全與否判斷，結(jié)果可能存在瑕疵，而三維激光掃描技術(shù),可以高精度，高密集對監(jiān)測對象，進行立體空間面狀掃描，獲取監(jiān)測體的整體數(shù)據(jù)，通過定期或周期對監(jiān)測體的掃描數(shù)據(jù)對比分析，做出對監(jiān)測對象的正確評估。補充、擴充和完善地理信息系統(tǒng)：三維激光掃描技術(shù)可以完成對空間數(shù)據(jù)信息的確認，作為下一代的測量手段加上

12、數(shù)據(jù)管理功能，可以作為電子手簿或GIS的有利工具和數(shù)據(jù)采集手段，改變舊的數(shù)據(jù)管理方式具有重要的意義，同時豐富和完善了測繪信息的獲取手段和表現(xiàn)形式。 </p><p><b>　　7結(jié)束語 </b></p><p>　　伴隨三維激光技術(shù)的不斷完善與發(fā)展,以及三維控制信息需求的增加,三維空間技術(shù)將和現(xiàn)代經(jīng)典測量技術(shù)相互融合,作為一種新的空間數(shù)據(jù)采集手段,三維激光掃描技術(shù)具

13、有廣闊的發(fā)展空間,將成為一種普遍應用的技術(shù)。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]范海英,楊倫.Cyra三維激光掃描系統(tǒng)的工程應用研究[J].礦山測量,2004(3):56-57. </p><p>　　[2]史友峰,高西峰.三維激光掃描系統(tǒng)在地形測量中的應用[J].山西建筑,2007(12):343-3