三维激光扫描技术

三维激光扫描技术简述问题：3D-LST与LiDAR三维激光扫描技术（3DLaserScanningTechnology,3D-LST）是一种先进的全自动高精度立体扫描技术地面激光扫描仪（TerrestrialLaserScanning,TLS）机载激光扫描仪(系统)（AirborneLaserScanning,ALS）激光扫描测距技术（LightDetectionandRangingLiDAR）是一种快速直接获取地形表面模型的技术LIDAR是一种集激光测距、GPS（全球定位系统）和INS（惯性导航系统）三种技术与一体的空间测量系统。是一种新型光传感器。LIDAR并非雷达（Radar），雷达是声波传感器。三维激光扫描技术是什么？分类情况？有何用？有什么特点？三维激光扫描技术是用三维激光扫描仪获取目标物表面各点的空间坐标，然后由获取的测量数据构造出目标物的三维模型的一种全自动测量技术。小尺度中尺度大尺度空间尺度Range:XXmm–XXmAccuracy:

mRange:XXcm–XXmAccuracy:mmRange:XXm–XXkmAccuracy:cmRange:XXkmAccuracy:cm不同测程的激光扫描仪2001瑞士Leica收购Cyra开发HDS（highdefinitionsurveying）系列地面激光扫描仪,配套软件为cyclone系列HDS2500（又叫cyrax2500）2003Trimble收购MENSI沿用S系列激光扫描仪，推出G系列，推出VX空间测站配套软件为RealworksSurvey系列。像台台式电脑加拿大Optech生产ILRIS-3D系列PDA可控。像台医疗设备。奥地利Rieal生产LMS系列LPM系列，V系列（具有在线波形分析功能），配套软件RiSCAN系列。脉冲厂家。像个机器人美Faro生产LS系列，Photon系列，配套软件FAROScence,FAROScout,FARORecord,FAROWorks,FAROCloud。相位厂家。两个大耳朵日本Topcon推出IS影像型三维扫描全站仪和GLS-1000德国厂家CALLIDUS,Z+F,ArcTion英国厂家3DLaserMapping澳大利亚厂家I-SITE中国南方测绘三维激光扫描技术特点：快速高精度地将三维现实空间数字化，并存进数据库快速扑获大量三维数字化信息，如三维坐标，几何形体及三维影像信息；对现实空间物体及性状做实时监控，对三维现实信息做精确快速处理，分析；由原来的单点测量变为面式，体式测量；由原来的影像信息与方位信息分离，转变为多源信息的复合获取；由原来传统的二维平面设计转变为三维可视化设计

三维激光扫描系统主要应用领域

地形测量建筑物平、立、剖面图的制作船舶外形测量考古现场记录事故现场调查工厂数字化三维设计改造数字城市管道三维工程改造重新设计数字文物（大佛雕塑景观小区）存档矿区土方开挖断面和体积量测

三维激光扫描仪的技术目前应用领域三维测量；反向工程；工程施工质量监控，规划，管理；三维可视化设计动态设计优化；建立三维数字化多源数据库高精度，多维数字化信息用于紧急应急城市规划国土资源评估及管理重点基础设施维护管理；三维分析坐标计算公式仪器坐标系Ｘ=ＳcosθcosαＹ=ＳcosθsinαＺ=Ｓsinθ点云数据误差大致可分为四类：仪器误差、与目标物体反射面有关的误差、外界环境条件、点云配准。仪器误差是仪器本身性能缺陷造成的测量误差，包括激光测距的误差；扫描角度测量的误差；与目标物体反射面有关的误差主要包括目标物体反射面倾斜的影响和表面粗糙度的影响；外界环境条件主要包括温度、气压等因素。减少误差的方法：扫描仪定期标定，确定测距和测角的系统误差。扫描作业合理规划，尽量减少测站次数，从而减少因点云配准引入的配准误差缩短扫描距离，减少大气对激光传输的影响。尽可能进行垂直扫描，避免激光光斑形状造成的扫描点位置不确定性采用滤波和拟合等数据处理手段，提高点云数据质量点云剔除非目标物（不相关点云）建模成果观测南校高楼实验扫描点云线划图建模渲染和纹理谢谢DOM分辨率0.2m)DOM&DLGDOM&DEMDOM,DEM&DLGDOM+Laser点云+DEMLaser点云数据机载激光扫描

机载LIDAR

（机载激光扫描系统）全称：激光探测及测距系统机载激光扫描测量系统是一种主动航空遥感装置，是实现地面三维坐标和影像数据同步、快速、高精确获取，并快速、智能化实现地物三维实时、变化、真实形态特性再现的一种国际领先的测绘高新技术。

机载激光扫描

激光测距原理激光扫描最基本的工作原理与无线电扫描没有区别，即由扫描发射系统发送一个信号，经目标反射后被接收系统收集，通过测量反射光的运行时间而确定目标的距离。

激光器到反射物体的距离(d)=光速(c)×时间(t)/2激光束发射的频率能从每秒几个脉冲到每秒几万个脉冲，接收器将会在一分钟内记录六十万个点。结合GPS得到的激光器位置坐标信息，INS得到的激光方向信息，可以准确地计算出每一个激光点的大地坐标X、Y、Z，大量的激光点聚集成激光点云，组成点云图像。机载激光扫描

激光扫描工作原理图机载激光扫描

机载激光扫描设备机载激光扫描测量系统设备主要包括三大部件：机载激光扫描仪、航空数码相机、定向定位系统POS（包括全球定位系统GPS和惯性导航仪IMU）。机载激光扫描

POS系统：POS系统部件测量设备在每一瞬间的空间位置与姿态，其中GPS确定空间位置，IMU惯导测量仰俯角、侧滚角和航向角数据。机载LiDAR采用动态载波相位差分GPS系统，利用安装了电机上与LiDAR相连接的和设在一个或多个基准站的至少两台GPS信号接收机同步而连续地观测GPS卫星信号、同时记录瞬间激光和数码相机开启脉冲的时间标记，再进行载波相位测量差分定位技术的离线数据后处理，获取LiDAR的三维坐标。惯导的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对实践进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。机载激光扫描

激光扫描仪：机载激光扫描仪部件采集三维激光点云数据，测量地形同时记录回波强度及波形激光扫描仪，是LiDAR的核心，一般由激光发射器、接收器、时间间隔测量装置、传动装置、计算机和软件组成。线激光器发出的光平面扫描物体表面，面阵CCD采集被测物面上激光扫描线的漫反射图像，在计算机中对激光扫描线图像进行处理，依据空间物点与CCD