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三维激光扫描测量技术及其应用
发布日期:2019-07-19
摘要: 
三维激光扫描测量技术克服了使用GPS 定位测量技术对测量的限制,可以在不需要与被测物体碰触的情况下进行全自动测量,从而获取需要的数据和信息。可以获取任何物体的信息和数据并进行一定的处理,并且自动生成实景三维立体模型。根据需要测量要求的不同,可以选择适合实际情况的不同的三维激光扫描测量仪器。本文讨论目前三维激光扫描技术运用情况。

1、 三维激光扫描测量技术概述

  

三维激光扫描测量技术是目前获取三维空间信息的最新技术。与点位测量的方法比较,三维激光扫描测量技术有非常突出的优点。三维激光扫描测量技术又叫“实景复制”,全自动化进行超高精准度的实景立体扫描,创新改革了GPS 定位使用的测量绘制和拍摄记录数据信息处理方法。三维激光扫描测量技术具有强大的适应环境的能力,可以快速收集实时数据信息,并可以看到实时观测测量数据的过程。点位测量方法在收集信息之后,需要对收集到的数据进行运算处理,使用三维激光扫描测量技术,收集到的数据信息只需要简单处理就可以直接应用。三维激光扫描测量技术在对测试的物体面测量的时候,不用和被测物体进行直接的触碰,减少了测量的限制,从而得到非常理想的扫描测量结果。

2 、三维激光扫描测量仪的类别介绍

  

三维激光扫描测量仪根据扫描系统的不同,对于距离扫描物体的长度不同。

  

2. 1 近距离三维激光扫描测量仪

近距离三维激光扫描测量仪的有效扫描长度是3m 以内,一般情况下,近距离三维激光扫描测量仪只能用于测量比较小的模型,但工作效率和精确度非常高。

  

2. 2 中等距离三维激光扫描测量仪

中等距离三维激光扫描测量仪一般用来测量室内和体积比较大的物体。中等距离三维激光扫描测量仪最远能扫描30m 范围内的物体。

  

2. 3 较长距离三维激光扫描测量仪

再长一点距离得三维激光扫描测量仪可以对100 至1000m 的物体进行二维或三维的扫描,一般情况下用来测量大型物体,如建筑物、土木工程等。

  

2. 4 卫星定位三维激光扫描测量仪

航空三维激光扫描测量仪可以测量的范围一般超过1000m,进行GPS 定位装置后,就可以进行对大山地形等的数据测量,也就是机载Lidar 系统。机载Lidar 系统使用激光雷达信号,被测物体会反射信号到Lidar 系统,在地形测量、城市环境测量中大量使用。

  

三维激光测量的长度越长,能够收集到的数据信息就越多。但是随着测量距离的增加,测量得到的数据准确度也会随之呈反比递减。所以,需要根据被测物体的物理属性的不同,选择相对应的适合测量范围的三维激光测量扫描仪。

  

3、三维激光扫描测量技术的使用

  

三维激光扫描测量技术在测量工作中应用广泛。三维激光扫描技术和导航定位系统等技术相互合作,在获取大面积数字模型信息、建立城市建筑三维模型、获取地域位置信息等方面发挥了很大的作用。

  

( 1) 三维激光扫描测量技术在对环境检测中也体现出了强大的作用,如大型地形山脉测量主要用到的就是三维激光扫描技术。大面积的地形山脉很难人为地进行测量与重现,使用三维激光扫描技术可以对目标物体进行非接触性高精准度的测绘与实景重现,绘制出大比例尺地形图,从而获得相对应的数据与信息。

  

( 2) 在城市化进程中,很多建筑工程中也会使用三维激光扫描技术,建立城市三维实景立体模型。对于一些大桥改造建造工程、大型建筑物面积体积测量、大型机器设备的安装等,也会使用到机械三维激光扫描测量技术。

  

( 3) 三维激光扫描测量技术全面精准,可以对被测物体进行全面的测量和情景重现,在考古研究领域也起到非常重要的作用,还可以鉴定考古文物的真假。

  

三维激光扫描测量技术的不断进步,不仅仅停留在科学的领域范畴,也逐渐进入人们的日常生活中,在越来越多的领域被使用,发挥着其自身的优势,如影视特效、考古还原、游戏娱乐等等。

  

4 、三维激光扫描测量仪存在的不足及解决办法

  

4. 1 存在问题

  ( 1) 三维激光扫描测量仪的价格太高。目前,三维激光扫描测量技术还处于被使用的前期阶段,价格一般由少数研发单位设定,市场价格过高。

  ( 2) 三维激光扫描测量仪一旦精准度不准确之后,重新校准精度比较困难。三维激光扫描技术的精准度比其他测量仪器的精准度要高很多,初始校正就缺少简单易行的校正方法,这就对测量的物体有了一定的限制,不能随意更换被测物体的范畴。

  

4. 2 解决办法

  ( 1) 为了减少在三维激光扫描仪器方面的支出,应该积极进行研究,掌握三维激光扫描技术的研发生产权利。只有这样才能够促进我国三维激光扫描技术的快速发展进步,降低三维激光扫描测量仪器的售价,促进我国国内三维激光测量技术的整体发展水平,使扫描测量得到的数据和信息得到分享。

  ( 2) 三维激光扫描仪在扫描获得数据和信息的时候,可以和摄像机摄影的数据信息进行集合,使用三维激光扫描仪扫描被测物体的时候还可以获得被测物体的影像画面,丰富获得的信息数据,增加画面影像的准确度。能够充分化解测量距离和测量精准度存在的反比问题,使超长距离和超高精准度满足于同一个测量项目。

  ( 3) 三维激光测量的技术还需要进行不断的探索,增加原始精确度,减少在测量过程中产生的误差,最终完成完全真实的实景三维重现。

  

5、结论

  

三维激光测量技术目前尚处于萌芽状态,但是已经给建筑工程行业带来了很多帮助,随着三维激光扫描测量技术的不断进步,需要注重对于核心技术的不断研究与探索,已带动我国相关行业领域的不断进步和发展。

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