三维激光扫描技术在土木工程领域的应用
第一章绪论
１．１本文的研究背景及研究对象
１．１．１引言
从数字地球和数字城市等一系列的概念提出伊始，各种各样的三维数据获取工具和手段就不断涌现，推动着三维空间数据获取向着集成化、实时化、动态化、数字化和智能化的方向发展，如何将现实世界的立体信息快速的转换为计算机可以处理的数据已经离人们越来越近。三维激光扫描系统即是在近几年迅速发展起来的一项高新技术，与传统的激光测距技术——点对点的距离测量不同，无合作目标的激光扫描技术的发展，为人们在空间信息的获取方面提供全新的技术手段，从传统的人工单点数据获取，变为连续自动的获取数据，并提高了观测的精度、速度。三维激光扫描系统（３ＤＬａｓｅｒＳｃａｎｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）的应用非常广泛，它可以深入到复杂的现场及空间中进行扫描操作，并直接将各种大型的、复杂的、不规则的、标准的或不标准的实景或者实体的三维数据完整的采集到电脑中，从而快速重构出目标的三维模型，并能提取出三维空间的线、面、体等各种制图数据，同时，对所采集的三维点云数据还可以进行多种后处理操作，如测绘、计量、分析、仿真、模拟、展示、监测、虚拟现实等。
与传统的技术手段相比，该系统大致有以下优点：ｌ、小型化且使用方便。其大小与全站仪接近，只需具有与扫描大小相似的空间，即可架设进行外业数据采集工作。２、扫描速度快。常规地面扫描仪的扫描点采集速度可达每秒钟数千点以上，某些先进的扫描仪采集速度更可高达每秒数十万点。３、扫描精度高，一般可达毫米级。４、无需可见光照明。三维激光扫描仪依靠主动发射脉冲激光束的方法进行点云数据测量，可以实现全天候作业。５、特别适合于对复杂对象进行细节测量。正因为该系统具有上述优点，因此也被应用到众多领域如：工业测量领域的汽车、飞机、造船工业的试验、制造、组装过程中的测量定位；模具快速制造、产品仿制、玩具设计、三维动画、艺术品的制作等逆向工程方面；土木建筑工程领域的历史建筑保护、建筑物和构筑物的三维建模等；及建立数字地面模型、建筑物变形监测、防洪减灾结构监测、海岸地形测绘、生成三维城市景观模型和虚拟现实等国民经济建设的各个方面。目前，部分发达国家已经比较成熟的将三维激光扫描技术应用于机载激光测