三维激光扫描技术在土木工程领域的应用
高和城市三维影像模型建立等方面，而国内在理论及实际应用方面却尚处于初步研究阶段。２００４年，南京某国家重点试验室开始应用日本东京大学情报科学研究院研究的三维激光扫描系统进行考古地质方面的研究，２００６年我校建筑与城市规划学院引进一套ＬｅｉｃａＨＤＳ三维激光扫描系统开展在历史建筑保护领域的研究，２００７年我系引进一台ＦＡＲＯ的地面激光扫描仪应用于土木工程领域的理论研究。本课题即结合该ＦＡＲＯ系统，针对三维激光扫描技术在土木工程领域的基础理论及应用方面而展开，同时设计开发出一套数据后处理软件进行数据模拟试验。
１．１．２三维激光扫描系统及背景概述
实物的数字化是通过特定的测量和测量方法获取物体表面离散点的几何坐标数据。虽然测绘领域的三维激光扫描系统仅仅只有十几年的发展历程，但工业界通过各种三维工业测量系统来获取和研究空间物体表面三维信息却已有数十年的历史了，并取得了巨大的成果和进步。三维工业测量系统是在制造业和机械安装检测行业中，利用各种测量仪器包括电子经纬仪、全站仪、激光跟踪仪、扫描仪、专业相机等组合，在计算机的控制下，对工件和产品进行精密三维坐标测量的复杂系统。根据测量数据的获取方式不同总体上可分为接触式和非接触式两类。
接触式测量设备的主要代表是三坐标测量机（ＣｏｏｒｄｉｎａｔｅＭｅａｓｕｒｉｎｇＭａｃｈｉｎｅ，ＣＭＭ），它是传统的通用坐标精密测量设备，在制造业乃至世界范围内得到了很广泛的应用，并已经成为３Ｄ检测工业标准设备。该设备主要是通过探头在被检测物体上移动的方式获取工件特征点的三维坐标。在逆向工程应用的初期，ＣＭＭ是数据采集的主要手段，它的优点是测量精度高（三维空间精度可达１．２ｕ叫，成本低，适应性强，可对具有复杂形状的工件的空间尺寸进行测量，缺点是测量效率低，而且对一些软质表面无法进行测量，数据需进行测头半径补偿，且受到直线型导轨运动的限制，测量范围有限，一般不超过２米。此外，采用非接触式测量方法的还有基于机器人的柔性坐标测量系统，该系统是以机器人本体为运动平台，配合精密测头，实现空间测量。它是将ＣＭＭ的直线导轨形式转化为灵活的关节运动形式，因而具有很好的运动效率和紧凑的安装空间，缺点是受到运动形式的影响，测量精度和测量范围受到了很大的限制。瑞士制造的全自动工业测量系统一ＳＰＡＣＥ，自动化程度高，在经纬仪的制动、微动螺旋、望远镜调焦等部件均是自动部件，望远镜内装有一个影像采集的微型ＣＣＤ摄影机，能进行数字图像处理，该系统每小时可测５００个点的三维坐标，点位精度小于Ｏ．】ｎｉｌ／１。