一、三维激光扫描技术概述
三维激光扫描技术又称实景复制技术。它是继GPS之后测绘领域出现的另一朵奇葩。技术通过高速激光扫描的测量的方法,大面积、干分辨率地快速获取物体表面的各个点的信息,如坐标(XYZ)、反射强度(Intensity)和颜色(RGB)。
由这些大量、密集的点可快速复制出1:1的三维点云模型(大量有特性点的集合称为点云),为后续的工作处理提供数据依据,并可快速建立结构复杂、不规则的场景的三维可视化模型。
可以说,三维激光扫描技术是由点特性向空间特性的逆向造型的过程。其获取的点云数据为复杂的测绘提供新思路。但凡是与测绘有关的领域都有其大显神通的机会。
二、三维激光扫描技术原理
顾名思义,该技术采用激光扫描的方式获取海量点的信息。技术主要采用三种测量方法。
1)三角测距法
首先,若干信号扫描源的互相组合构成若干个三角形。然后,获取扫描与测量目标的距离。最后,根据获取的距离信息与三角形的几何特征而最终确定测量目标的位置。该方法以追求位置的精确而被测绘领域广泛采用,误差可小于微米级。
1)脉冲测距法
简而言之,就是利用光速和信号时间差测距。脉冲法的测量距离较远,但是精确度较低(厘米级),现大多数三维激光扫描技术都采用这种方式。
3)相位测距法
通过光在途中产生的相位差而推断出被测距离,是一种被广泛应用的间接测量的方法。该方法主要用于精密仪器的制作,精确度可达毫米级。
三、三维激光扫描技术优势突出
1)数据获取非接触
非接触式信息获取提供巨大便利。设想考察的位置难以到达或环境中存在安全隐患,再或是要考察的对象不宜触碰(比如千年木乃伊,碰一碰都是可能会散架)。通过传统方法来解决这些问题会有些难度,因为当你拿着皮尺、量角器、罗盘、游标卡尺、测距仪、经纬仪、水准仪、全站仪、GNSS、地质雷达等计量、测量及勘测等设备去完成这些工作时,你会发现危险重重、效率低、信息难全、甚至根本无法实现!地质科考、滑坡监测、危险源探测、放射性环境勘察、文物考古等作业项目中经常会遇到各式各样的难题,而该技术非接触式的信息获取方式就展现出独具优势的一面。
2)数据获取高效、迅捷
目前的扫描仪硬件根据应用需求的不同,每秒采集点数从10到1000000级不等,短短几分钟内,周围场景的空间信息即可精准收录。通过三维激光扫描方式采集数据,在高效性方面是传统办法所不可比拟的。点云能够准确反应空间位置,具备色彩值的高密度点云实现了信息可视化。