隨著(zhu)信息(xi)技術(shu)研究(jiu)的(de)深入及數字(zi)地球、數字(zi)城市、虛擬現(xian)實等(deng)(deng)概念的(de)出現(xian)，人(ren)們對空間三維信息(xi)的(de)需求更加迫切(qie)。基于測(ce)距測(ce)角的(de)傳統工程測(ce)量(liang)方法，在(zai)理論(lun)、設(she)備和應用等(deng)(deng)諸(zhu)多(duo)方面(mian)都已(yi)相當成熟，新(xin)型的(de)全(quan)(quan)站儀可以(yi)完成工業目標的(de)高(gao)精度測(ce)量(liang)，GPS可以(yi)一天24小時準確定位全(quan)(quan)球任何位置的(de)三維坐標，但它(ta)們多(duo)用于稀疏目標點的(de)高(gao)精度測(ce)量(liang)。

    隨著(zhu)傳感(gan)器、電子(zi)、光學、計算機等技(ji)術的(de)(de)(de)發展(zhan)，基于計算機視覺理(li)論(lun)獲(huo)取物體(ti)表(biao)面三(san)維(wei)(wei)信(xin)息(xi)的(de)(de)(de)攝影(ying)測量與(yu)遙感(gan)技(ji)術成為(wei)主(zhu)流，但它在由三(san)維(wei)(wei)世界(jie)轉換為(wei)二維(wei)(wei)影(ying)像(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)過程中(zhong)，不可避免(mian)地(di)會喪(sang)失部分幾何信(xin)息(xi)，所以從二維(wei)(wei)影(ying)像(xiang)(xiang)出發理(li)解三(san)維(wei)(wei)客觀世界(jie)，存(cun)在自身的(de)(de)(de)局(ju)限(xian)性。因(yin)此，上(shang)述(shu)獲(huo)取空間(jian)三(san)維(wei)(wei)信(xin)息(xi)的(de)(de)(de)手(shou)段難以滿足應用(yong)的(de)(de)(de)需(xu)求，如何快速、有效(xiao)地(di)將現(xian)實(shi)世界(jie)的(de)(de)(de)三(san)維(wei)(wei)信(xin)息(xi)數字化并輸(shu)入(ru)計算機成為(wei)解決這一(yi)問題的(de)(de)(de)瓶頸(jing)。

    三維激光(guang)測(ce)(ce)量技術(shu)的(de)(de)出現和發展(zhan)(zhan)為空間(jian)三維信息的(de)(de)獲(huo)取(qu)提供了(le)全新的(de)(de)技術(shu)手段，為信息數字化(hua)發展(zhan)(zhan)提供了(le)必要(yao)的(de)(de)生存條件。20世紀90年代，隨(sui)著三維激光(guang)掃描測(ce)(ce)量裝置在精度、速度、易操作性(xing)、輕便、抗(kang)干擾能力等性(xing)能方面的(de)(de)提升(sheng)及價格的(de)(de)逐步(bu)下降，它(ta)在測(ce)(ce)繪領域成為研究的(de)(de)熱點，應用領域不斷擴展(zhan)(zhan)，逐步(bu)成為快速獲(huo)取(qu)空間(jian)實體三維模(mo)型(xing)的(de)(de)主(zhu)要(yao)方式之(zhi)一(yi)。

三維激光掃描測量技術的特點

　 三維(wei)激光(guang)掃(sao)描(miao)測(ce)量(liang)技術克服了傳統測(ce)量(liang)技術的局限性，采(cai)用非(fei)接觸(chu)主動測(ce)量(liang)方(fang)式直接獲取(qu)高(gao)精度三維(wei)數(shu)據(ju)，能夠對任意(yi)物體(ti)進(jin)行(xing)掃(sao)描(miao)，且沒有(you)白天和黑(hei)夜的限制，快(kuai)速將現實世界的信息轉(zhuan)換(huan)成(cheng)可以(yi)處理的數(shu)據(ju)。
   它具(ju)有掃描(miao)速度快、實時(shi)性(xing)強、精度高、主動(dong)性(xing)強、全數字特(te)征等特(te)點(dian)(dian)，可以大(da)大(da)地降低成(cheng)本，節(jie)約時(shi)間，而(er)且使用方(fang)便，其(qi)輸出格式可直接(jie)與CAD、三維動(dong)畫等工具(ju)軟件接(jie)口。目前，生產(chan)三維激光(guang)掃描(miao)儀的(de)公(gong)司有很多，它們各自的(de)產(chan)品在測距精度、測距范圍、數據采樣(yang)率、min點(dian)(dian)間距、模型(xing)化點(dian)(dian)定位(wei)精度、激光(guang)點(dian)(dian)大(da)小、掃描(miao)視(shi)場、激光(guang)等級、激光(guang)波長等指(zhi)標會有所不同(tong)，可根據不同(tong)的(de)情況如成(cheng)本、模型(xing)的(de)精度要求等因(yin)素進行(xing)綜合(he)考慮之后，選用不同(tong)的(de)三維激光(guang)掃描(miao)儀產(chan)品。

三維激光掃描技術發展
　激(ji)光(guang)雷達（Light Detection and Ranging，簡稱(cheng)LIDAR）是利用激(ji)光(guang)測距原理(li)確定(ding)目標(biao)(biao)空(kong)(kong)間(jian)(jian)位置(zhi)的(de)(de)新型測量儀器，通過逐點測定(ding)激(ji)光(guang)器發(fa)(fa)射信號(hao)與目標(biao)(biao)反射信號(hao)的(de)(de)相位（時間(jian)(jian)）差來獲取激(ji)光(guang)器到目標(biao)(biao)的(de)(de)直線距離，再根據發(fa)(fa)射激(ji)光(guang)信號(hao)的(de)(de)方向和激(ji)光(guang)器的(de)(de)空(kong)(kong)間(jian)(jian)位置(zhi)來獲得目標(biao)(biao)點的(de)(de)空(kong)(kong)間(jian)(jian)位置(zhi)。
通過激(ji)光(guang)器(qi)對物(wu)體表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)密集掃描，可(ke)獲得物(wu)體的(de)(de)三(san)(san)維(wei)(wei)表(biao)(biao)面(mian)模(mo)型(xing)。三(san)(san)維(wei)(wei)激(ji)光(guang)掃描測(ce)繪技術的(de)(de)測(ce)量(liang)內(nei)容是高精度測(ce)量(liang)目標的(de)(de)整體三(san)(san)維(wei)(wei)結構(gou)及(ji)空(kong)間三(san)(san)維(wei)(wei)特(te)性(xing)，并為所有基于三(san)(san)維(wei)(wei)模(mo)型(xing)的(de)(de)技術應用而服務；傳(chuan)統三(san)(san)維(wei)(wei)測(ce)量(liang)技術的(de)(de)測(ce)量(liang)內(nei)容是高精度測(ce)量(liang)目標的(de)(de)某一個(ge)(ge)或(huo)多(duo)個(ge)(ge)離散定位點的(de)(de)三(san)(san)維(wei)(wei)坐標數(shu)據(ju)及(ji)該(gai)點三(san)(san)維(wei)(wei)特(te)性(xing)。
前者可(ke)以重建目標模型及(ji)(ji)分析結構(gou)特(te)性，并且進行后(hou)處理測(ce)繪及(ji)(ji)測(ce)繪目標結構(gou)的復(fu)雜(za)幾何內(nei)容。如(ru)：幾何尺寸、長度、距離(li)、體積(ji)(ji)、面積(ji)(ji)、重心、結構(gou)形變，結構(gou)位(wei)移及(ji)(ji)變化關系、復(fu)制、分析各種結構(gou)特(te)性等(deng)；而后(hou)者僅能測(ce)量(liang)定(ding)位(wei)點(dian)數(shu)據并且測(ce)繪不同定(ding)位(wei)點(dian)間(jian)(jian)的簡單幾何尺寸，如(ru)：長度、距離(li)、點(dian)位(wei)形變、點(dian)位(wei)移等(deng)。按 照(zhao)空間(jian)(jian)位(wei)置分類，三維激光掃描設備可(ke)分為:機載類和地面類。

　1．機載掃描激光雷達
　機(ji)(ji)載(zai)激光(guang)雷達(da)簡稱LIDAR是指在飛(fei)機(ji)(ji)上(shang)搭載(zai)激光(guang)雷達(da)、數(shu)字(zi)(zi)(zi)相(xiang)機(ji)(ji)和(he)定位定姿裝置(zhi)，以獲取具有影像真實感的高(gao)精度(du)數(shu)字(zi)(zi)(zi)表面模型(xing)（DSM）和(he)數(shu)字(zi)(zi)(zi)高(gao)程模型(xing)（DEM）的新型(xing)測繪裝備。
　 LIDAR系統(tong)通(tong)過掃(sao)描裝置(zhi)，沿航(hang)(hang)線采集地面點三(san)維數據，通(tong)過特(te)定方程(cheng)解算處(chu)理成適當(dang)的(de)影像(xiang)值，生成LIDAR數據影像(xiang)和地面高(gao)(gao)程(cheng)模型DEM。系統(tong)可(ke)自動調(diao)節航(hang)(hang)帶寬度(du)，使其與航(hang)(hang)攝寬度(du)準確匹配。在不(bu)同的(de)實地條(tiao)件下(xia)，平面精度(du)可(ke)以達(da)到0.15 至(zhi)1米，高(gao)(gao)程(cheng)精度(du)可(ke)達(da)到10厘米，間(jian)隔可(ke)達(da)到2-12米。
LIDAR是(shi)為(wei)綜(zong)合航(hang)攝(she)影像(xiang)和空中數據(ju)定位而設計的，其獨特性(xing)在于(yu)能快速(su)為(wei)數字制圖和GIS應(ying)用(yong)提供(gong)準確的地面模型(xing)數據(ju)。由于(yu)激光脈(mo)沖不易受(shou)陰影和太陽(yang)角度影響(xiang)，從(cong)而大(da)大(da)提高(gao)了數據(ju)采集的質量(liang)。其高(gao)程數據(ju)精度不受(shou)航(hang)高(gao)限(xian)制，比(bi)常規攝(she)影測量(liang)更具(ju)優越性(xing)。
LIDAR應用(yong)多(duo)光束返(fan)回采(cai)集(ji)高程，數(shu)據密度(du)可達到常規(gui)攝影測量(liang)的三倍，可提供理想的數(shu)字高程模型DEM，大大提高了正(zheng)射影像糾(jiu)正(zheng)精(jing)度(du)。LIDAR數(shu)據經過(guo)處(chu)理，可以(yi)直接與(yu)其它(ta)類型要(yao)素或影像數(shu)據合并(bing)，生產內容更(geng)為豐富的各類專題地圖(tu)。
機載激光雷達系統(tong)與(yu)數字(zi)航攝儀、機載GPS及慣性導(dao)航系統(tong)(INS)相結合，使用大(da)容量高(gao)速計算機，經(jing)過專用軟(ruan)件處(chu)理，可(ke)在空中完成地(di)面高(gao)程模型(xing)DEM及數字(zi)正射(she)影像圖(tu)(tu)DOM的大(da)規模生產(chan)(chan)，將(jiang)大(da)大(da)提(ti)高(gao)航測成圖(tu)(tu)的作業生產(chan)(chan)效率，減少生產(chan)(chan)環節，縮(suo)短生產(chan)(chan)周期，提(ti)高(gao)成圖(tu)(tu)精度，提(ti)供(gong)更為豐富(fu)的地(di)理信息。

機(ji)載激光雷達(da)生成(cheng)的(de)三維(wei)地表模型

　2．地面激光掃描雷達（激光掃描儀）
　地面激光掃描雷達也稱激光掃描儀，地面激光掃描雷達按照平臺分為地面、車載、船載和手持等類型。地面激光雷達(Ground一Based Light Detection and Ranging, Ground-Based LIDAR)小型便捷、準確高效、安全穩定、可操作性強，能在幾分鐘內對所感興趣的區域建立詳盡準確的三維立體影像，能提供準確的定量分析，可廣泛應用于各相關領域，如快速建立局部城市三維模型、古建筑測量與文物保護、逆向工程應用、復雜建筑物施工、地質研究、建筑物形變監測等領域。地面三維激光掃描是在地面利用激光掃描裝置自動、系統、快速(準實時) 獲取對象表面的三維坐標的測量技術。
   它是一種高精度的測量手段,中、長距離的地面激光掃描儀的單點定位精度在±2 毫米至±25 毫米之間。激光掃描與傳統的單點測量(如全站儀、GPS 測量) 不同,可以獲取被掃對象表面成千上萬個點的三維坐標，而且可以獲取對象表面的深度影像信息。

（來源(yuan)：網站，版權歸原作者）