三維激光掃描系統(tǒng)在測(cè)繪中的應(yīng)用分析

1、<p>　　三維激光掃描系統(tǒng)在測(cè)繪中的應(yīng)用分析</p><p>　　【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步，三維激光掃描技術(shù)也在不斷的改進(jìn)和完善，該項(xiàng)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(diǎn)。本文對(duì)三維激光掃描系統(tǒng)的原理和處理方式以及實(shí)際應(yīng)用和前景進(jìn)行分析研究。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】三維激光掃描技術(shù)；測(cè)繪工程；應(yīng)用分析 </p><p&

2、gt;　　中圖分類號(hào)： P2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(guò)激光二極管發(fā)射一種接近紅外線波長(zhǎng)的無(wú)害光束，對(duì)測(cè)繪對(duì)象進(jìn)行立體面狀的掃描，借助設(shè)備獲取對(duì)激光的反射時(shí)間差，從而測(cè)量激光與物體之間的距離，最后用編碼器來(lái)測(cè)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(cè)量對(duì)象表面每個(gè)采樣點(diǎn)空間立體坐標(biāo),得到被測(cè)對(duì)象的采樣點(diǎn)

3、集合,稱之為“距離影像”或“點(diǎn)云”。所獲取的由點(diǎn)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(diǎn)云之間具有可量測(cè)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(jī)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(hào)。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(qiáng)型,能夠遠(yuǎn)距離進(jìn)行工作；ILRIS—36D的掃描空間比較廣，面積達(dá)，可以旋轉(zhuǎn)掃描；ILRIS—3DMC適合于車載和船載進(jìn)行移動(dòng)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(diǎn)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(diǎn)云定向、點(diǎn)云處理等)→成果輸出。點(diǎn)云間的相對(duì)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(guò)轉(zhuǎn)換統(tǒng)一在同一坐標(biāo)系下。一般情況下，一幅點(diǎn)云圖像無(wú)法反映測(cè)區(qū)整體，多幅點(diǎn)云影像的

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

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

8、5三維激光掃描技術(shù)優(yōu)點(diǎn) </p><p>　　三維激光掃描技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是方便、精確、快捷、實(shí)時(shí)和全數(shù)字化，測(cè)量精度高，測(cè)量方式比較靈活，不接觸所測(cè)對(duì)象，可以及時(shí)的采集物體空間的三維數(shù)據(jù)，建立其立體模型，并對(duì)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。三維激光掃描技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測(cè)量方法的弊端，數(shù)據(jù)采集點(diǎn)位密度大，數(shù)據(jù)信息豐富，可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化測(cè)繪，同時(shí)提高了測(cè)量效率，減少了測(cè)量成本。 </p><p><b&

9、gt;　　6應(yīng)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(jì)測(cè)、考古與文物保護(hù)、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(jī)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(cè)量。 </p><p>　　(3)滑坡監(jiān)測(cè)和確定滑坡區(qū)域。通

10、過(guò)對(duì)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(cè)，達(dá)到減災(zāi)防災(zāi)和對(duì)災(zāi)害造成范圍的確定。 </p><p>　?。?）洪水區(qū)域的分析：通過(guò)對(duì)洪災(zāi)發(fā)生前后的三維地形對(duì)比分析，一是可以確定降水量，預(yù)測(cè)洪水達(dá)到的區(qū)域，達(dá)到預(yù)防的目的；二是通過(guò)對(duì)洪水前后掃描數(shù)據(jù)的對(duì)比，計(jì)算受災(zāi)區(qū)洪水的體積。 </p><p>　?。?）變形監(jiān)測(cè)：傳統(tǒng)變形監(jiān)測(cè)方式是通過(guò)全站儀或GPS以及其他形式監(jiān)測(cè)方式

11、，在易發(fā)生變形的地方設(shè)置檢測(cè)點(diǎn),通過(guò)連續(xù)和定期觀測(cè),對(duì)多次觀測(cè)的數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，完成對(duì)工程安全性的確定,此種方式只是對(duì)離散監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象，進(jìn)行立體空間面狀掃描，獲取監(jiān)測(cè)體的整體數(shù)據(jù)，通過(guò)定期或周期對(duì)監(jiān)測(cè)體的掃描數(shù)據(jù)對(duì)比分析，做出對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象的正確評(píng)估。補(bǔ)充、擴(kuò)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(duì)空間數(shù)據(jù)信息的確認(rèn)，作為下一代的測(cè)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(shí)豐富和完善了測(cè)繪信息的獲取手段和表現(xiàn)形式。 </p><p><b>　　7結(jié)束語(yǔ) </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(cè)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(yīng)用的技術(shù)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]范海英,楊倫.Cyra三維激光掃描系統(tǒng)的工程應(yīng)用研究[J].礦山測(cè)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(cè)量中的應(yīng)用[J].山西建筑,2007(12):343-3