隨著信息技術(shu)研究的深入及數字地球、數字城市、虛擬現實等概念的出現，人們(men)對空間三維(wei)信息的需求更(geng)加迫切。基于測(ce)距(ju)測(ce)角的傳統工(gong)程測(ce)量方法，在理(li)論、設備和(he)應用等諸多方面都已(yi)相當成熟(shu)，新型的全(quan)站儀(yi)可以(yi)完成工(gong)業目(mu)標的高(gao)精度(du)測(ce)量，GPS可以(yi)一天24小時準確定位全(quan)球任何位置的三維(wei)坐(zuo)標，但它(ta)們(men)多用于稀疏目(mu)標點的高(gao)精度(du)測(ce)量。

    隨(sui)著傳感器、電子、光學(xue)、計算(suan)機(ji)等技(ji)術的(de)(de)發展，基于(yu)計算(suan)機(ji)視覺理(li)論獲取物體(ti)表面三維(wei)信(xin)息(xi)的(de)(de)攝影(ying)測量(liang)與遙感技(ji)術成為主流(liu)，但它在(zai)由三維(wei)世界(jie)轉(zhuan)換為二(er)維(wei)影(ying)像(xiang)的(de)(de)過程中，不可(ke)避免地(di)會喪失部(bu)分(fen)幾何信(xin)息(xi)，所以從二(er)維(wei)影(ying)像(xiang)出發理(li)解(jie)(jie)三維(wei)客觀世界(jie)，存在(zai)自身(shen)的(de)(de)局(ju)限性。因此，上述獲取空間(jian)三維(wei)信(xin)息(xi)的(de)(de)手段(duan)難(nan)以滿(man)足應(ying)用(yong)的(de)(de)需求，如何快(kuai)速、有效地(di)將現實世界(jie)的(de)(de)三維(wei)信(xin)息(xi)數字(zi)化并(bing)輸入(ru)計算(suan)機(ji)成為解(jie)(jie)決這一問題的(de)(de)瓶頸。

    三(san)維(wei)(wei)激(ji)光測量技(ji)術的出現和發展(zhan)為(wei)(wei)(wei)空間三(san)維(wei)(wei)信息(xi)的獲取提(ti)供(gong)了全新的技(ji)術手段，為(wei)(wei)(wei)信息(xi)數字化發展(zhan)提(ti)供(gong)了必要(yao)的生(sheng)存條(tiao)件(jian)。20世紀90年代，隨著三(san)維(wei)(wei)激(ji)光掃描測量裝置在精度、速(su)度、易操作性、輕便、抗干擾能力等性能方(fang)面的提(ti)升及價格的逐步下(xia)降，它在測繪(hui)領域成為(wei)(wei)(wei)研(yan)究的熱點(dian)，應(ying)用領域不(bu)斷擴(kuo)展(zhan)，逐步成為(wei)(wei)(wei)快速(su)獲取空間實體三(san)維(wei)(wei)模型的主(zhu)要(yao)方(fang)式之(zhi)一(yi)。

三維激光掃描測量技術的特點

　 三維(wei)激(ji)光掃描(miao)測(ce)(ce)(ce)量技(ji)術克服了傳統測(ce)(ce)(ce)量技(ji)術的(de)局限性，采用非(fei)接(jie)觸(chu)主動測(ce)(ce)(ce)量方式直接(jie)獲取(qu)高精度三維(wei)數據(ju)，能夠(gou)對任意物體進行掃描(miao)，且沒有白天和黑夜的(de)限制，快速(su)將現實世界的(de)信息轉換成可以處理的(de)數據(ju)。
   它具有掃(sao)描(miao)(miao)(miao)速度(du)快、實時性強(qiang)、精度(du)高、主(zhu)動性強(qiang)、全(quan)數字特(te)征等特(te)點(dian)(dian)，可以大大地降低成本，節約時間，而且使(shi)用方便(bian)，其輸出(chu)格式(shi)可直接與(yu)CAD、三(san)維(wei)動畫等工具軟(ruan)件接口。目前，生產三(san)維(wei)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)掃(sao)描(miao)(miao)(miao)儀的(de)公司有很多，它們各自的(de)產品在測距(ju)精度(du)、測距(ju)范(fan)圍、數據采樣(yang)率、min點(dian)(dian)間距(ju)、模型(xing)化點(dian)(dian)定(ding)位(wei)精度(du)、激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)點(dian)(dian)大小、掃(sao)描(miao)(miao)(miao)視場、激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)等級、激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)波(bo)長等指標會有所不同(tong)，可根據不同(tong)的(de)情況(kuang)如成本、模型(xing)的(de)精度(du)要求等因(yin)素進行綜(zong)合考慮之后，選用不同(tong)的(de)三(san)維(wei)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)掃(sao)描(miao)(miao)(miao)儀產品。

三維激光掃描技術發展
　激光(guang)(guang)雷達（Light Detection and Ranging，簡(jian)稱LIDAR）是利用激光(guang)(guang)測(ce)距(ju)原理確定目標空(kong)(kong)(kong)間位置(zhi)的新(xin)型測(ce)量儀器(qi)，通過逐點測(ce)定激光(guang)(guang)器(qi)發射信號與目標反射信號的相位（時間）差來獲(huo)取(qu)激光(guang)(guang)器(qi)到目標的直(zhi)線距(ju)離，再根(gen)據發射激光(guang)(guang)信號的方向和激光(guang)(guang)器(qi)的空(kong)(kong)(kong)間位置(zhi)來獲(huo)得目標點的空(kong)(kong)(kong)間位置(zhi)。
通過激(ji)光(guang)(guang)器對物體表面的(de)密(mi)集掃描，可獲得(de)物體的(de)三(san)維(wei)(wei)(wei)表面模型。三(san)維(wei)(wei)(wei)激(ji)光(guang)(guang)掃描測(ce)繪技(ji)術(shu)的(de)測(ce)量內容是高精度測(ce)量目標(biao)的(de)整體三(san)維(wei)(wei)(wei)結構(gou)及(ji)空間三(san)維(wei)(wei)(wei)特性(xing)，并為(wei)所有基于三(san)維(wei)(wei)(wei)模型的(de)技(ji)術(shu)應(ying)用(yong)而服(fu)務；傳統三(san)維(wei)(wei)(wei)測(ce)量技(ji)術(shu)的(de)測(ce)量內容是高精度測(ce)量目標(biao)的(de)某(mou)一個(ge)(ge)或多個(ge)(ge)離散(san)定位點(dian)的(de)三(san)維(wei)(wei)(wei)坐標(biao)數據及(ji)該點(dian)三(san)維(wei)(wei)(wei)特性(xing)。
前者可以(yi)重建目標模型及(ji)分(fen)析結(jie)(jie)構(gou)(gou)特性(xing)，并(bing)且進行后處理測(ce)繪及(ji)測(ce)繪目標結(jie)(jie)構(gou)(gou)的(de)復雜幾何(he)內(nei)容。如(ru)：幾何(he)尺寸(cun)(cun)、長(chang)度、距離(li)、體積(ji)、面(mian)積(ji)、重心、結(jie)(jie)構(gou)(gou)形(xing)變，結(jie)(jie)構(gou)(gou)位移及(ji)變化(hua)關系、復制、分(fen)析各種結(jie)(jie)構(gou)(gou)特性(xing)等；而后者僅能(neng)測(ce)量定位點(dian)數據并(bing)且測(ce)繪不同定位點(dian)間的(de)簡(jian)單幾何(he)尺寸(cun)(cun)，如(ru)：長(chang)度、距離(li)、點(dian)位形(xing)變、點(dian)位移等。按 照空間位置(zhi)分(fen)類，三維激光(guang)掃描設備可分(fen)為:機載類和地面(mian)類。

　1．機載掃描激光雷達
　機載(zai)激(ji)光雷達簡稱LIDAR是指在飛機上搭載(zai)激(ji)光雷達、數(shu)字相(xiang)機和定(ding)位定(ding)姿裝置，以(yi)獲取(qu)具有影像(xiang)真實感的高(gao)精(jing)度數(shu)字表面模型（DSM）和數(shu)字高(gao)程(cheng)模型（DEM）的新型測繪裝備。
　 LIDAR系統(tong)通(tong)過(guo)掃描裝置，沿航線(xian)采(cai)集(ji)地(di)面(mian)點三維數據，通(tong)過(guo)特定(ding)方程(cheng)解(jie)算處理成適當的影像(xiang)值，生(sheng)成LIDAR數據影像(xiang)和地(di)面(mian)高程(cheng)模型DEM。系統(tong)可(ke)自動調節航帶寬度(du)，使其與航攝寬度(du)準確(que)匹配。在不同的實地(di)條件(jian)下，平面(mian)精度(du)可(ke)以達(da)到(dao)0.15 至1米(mi)(mi)，高程(cheng)精度(du)可(ke)達(da)到(dao)10厘米(mi)(mi)，間隔可(ke)達(da)到(dao)2-12米(mi)(mi)。
LIDAR是為綜(zong)合航攝影(ying)像和空(kong)中(zhong)數據定位(wei)而設計的(de)，其(qi)(qi)獨特性(xing)在于能快速為數字制圖和GIS應用提供準確的(de)地(di)面(mian)模型數據。由于激光脈沖不易(yi)受(shou)陰影(ying)和太陽角(jiao)度(du)影(ying)響，從而大大提高(gao)了數據采(cai)集的(de)質量。其(qi)(qi)高(gao)程數據精度(du)不受(shou)航高(gao)限制，比常(chang)規攝影(ying)測量更具優越性(xing)。
LIDAR應用(yong)多光束返回采集高程(cheng)，數據(ju)密度可達到常規攝影測量(liang)的(de)三(san)倍，可提供理想(xiang)的(de)數字高程(cheng)模型(xing)DEM，大(da)大(da)提高了(le)正射影像(xiang)糾正精度。LIDAR數據(ju)經(jing)過處理，可以直接與其它(ta)類型(xing)要素(su)或(huo)影像(xiang)數據(ju)合(he)并，生產內容更為豐富(fu)的(de)各(ge)類專題地圖。
機(ji)(ji)載激光雷達系統與數(shu)字航(hang)攝儀、機(ji)(ji)載GPS及(ji)慣性(xing)導航(hang)系統(INS)相結合，使用大(da)(da)容量高(gao)(gao)(gao)速(su)計算(suan)機(ji)(ji)，經過專(zhuan)用軟件處理(li)，可在(zai)空(kong)中完成地(di)面高(gao)(gao)(gao)程模(mo)型DEM及(ji)數(shu)字正射(she)影像圖DOM的(de)(de)(de)大(da)(da)規模(mo)生(sheng)產(chan)，將大(da)(da)大(da)(da)提高(gao)(gao)(gao)航(hang)測成圖的(de)(de)(de)作業生(sheng)產(chan)效(xiao)率，減少生(sheng)產(chan)環節，縮短生(sheng)產(chan)周期，提高(gao)(gao)(gao)成圖精度，提供更為豐富的(de)(de)(de)地(di)理(li)信息。

機載激光雷達生成的三維地表模型

　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：網(wang)站，版(ban)權歸原作(zuo)者）