时间：2023-05-30 10:37:39
摘要：三维；激光；测量；
中图分类号：C35 文献标识码： A
一、引言
地形测量的方法来由传统的平板白纸测图、经纬仪测图等发展到现在的全站仪配合绘草图、全站仪配合测图精灵或笔记本电脑进行野外数字化成图的方法，使地形测量由原始手工绘图测量向一体化发展，在技术和精度上都有很大的提高。
三维激光扫描技术是一项迅速发展的高新技术，它的出现为空间三维信息的获取提供了全新的技术手段。三维激光扫描技术主要采用激光测距原理，瞬时测得空间三维坐标值。其巨大优势就在于可以快速扫描被测物体，不需反射棱镜即可直接获得高精度的扫描点云数据，这样一来可以高效地对真实世界进行三维建模和虚拟重现。目前此项技术已广泛应用于变形监测、工程测量、地形测量、城市规划、智能交通、防震减灾等领域。
二、三维激光扫描系统
1.三维激光扫描仪按照扫描平台的不同可以分为： （1） 机载型激光扫描系统；（2）地面型激光扫描系统，还可根据测量方式细分为移动式激光扫描系统和固定式激光扫描系统；（3） 手持型激光扫描系统。地面型三维激光扫描系统一般由三维激光扫描仪、数码相机、扫描仪旋转平台、软件控制平台、电源及其他附件组成。
1.1地面三维激光扫描技术是以三维激光扫描仪的诞生为代表，是继GPS （Global Position System）技术以来测绘领域的又一次技术革命，该技术是一种先进的全自动高精度立体扫描技术，又称为“实景复制技术”，是继GPS空间定位技术后的又一项测绘技术革新。将使测绘数据的获取方法、服务能力与水平、数据处理方法等进入新的发展阶段冈。
地面型三维激光扫描技术是伴随空间点阵扫描技术和激光无反射棱镜长距离快速测距技术发展而产生的一项新的测绘技术。它是一种非接触式主动测量系统，可进行大面积高密度空间三维数据的采集。
1.2地面型三维激光扫描系统工作原理： 三维激光扫描仪发射器发出一个激光脉冲信号， 经物体表面漫反射后， 沿几乎相同的路径反向传回到接收器， 可以计算目标点P 与扫描仪中心的距离 。精密时钟控制编码器同步测量每个激光脉冲横向扫描角度观测值和纵向扫描角度观测值。
x = S？ c o sθc o sα
y = S ？c o sθs i nα
z = S？s i nθ
从定位原理来讲，地面三维激光扫描技术和传统的全站仪测量技术是相同的，采用激光三角法，以仪器自身中心为坐标原点（O），通过测距（S）和测角（θ，α）解算目标相对于原点的三维坐标P（x，y，z），然后再通过坐标系的平移和旋转来得到不同坐标系统下的地理坐标。所不同的是，地面三维激光扫描技术具有全自动高密度的面数据获取能力，数据量极大且数据信息极为丰富。
三维激光扫描仪的测量原理 ：三维激光扫描仪是在激光的相干性、方向性、单色性和高亮度等特性的基础上，在同时注重操作简便和测量速度上，从而保证了测量的综合精度，而其测量的原理是主要分为有测距、扫描、测角、定向这四个方面。
三维激光扫描仪的测距原理：由于激光测距是激光扫描技术十分重要的组成部分，对于激光扫描的定位以及获取空间三维信息是具有十分重要的作用。现阶段的测距方法主要是有：相位法、三角法、脉冲法。测距方法都有其优缺点，而主要是集中在测程和精度的关系上，脉冲测量的距离最长，可是精度会随距离的增加而降低。相位法用于中程测量，具有比较高的测量精度，可它是通过两个间接测量才能够得到距离值，三角测量测程最短，可是精度最高，适用于近距离、室内的测量。
三维激光扫描仪的测角原理：区别于常规仪器的度盘测角方式，激光扫描仪是通过改变激光光路而获得扫描角度。把两个步进电机与扫描棱镜安装在一起，进而分别实现水平和垂直方向扫描。步进电机也是一种将电脉冲信号转换为角位移的控制微电机，它能够实现对激光扫描仪的精确定位。
三维激光扫描仪的扫描原理对于三维激光扫描仪是透过内置的伺服驱动马达系统的精密控制的多面扫描棱镜的转动，决定着激光束的出射方向，能够让脉冲激光束能够沿着横轴方向与纵轴方向进行快速的扫描。扫描的控制装置为：摆动扫描镜和旋转正多面体扫描镜。对于摆动扫描镜是一个平面反射镜，是由电机的驱动来进行往返振荡，这种测距方式就是一种间接测距的方式，通过检测发射和接收信号之间的相位差，从而获得被测目标的距离。测距精度较高，主要应用在精密测量和医学研究，精度可达到毫米级。
三维激光扫描仪的定向原理：三维激光扫描仪扫描的点云数据都在其自定义的扫描坐标系中，但是数据的后处理要求是大地坐标系下的数据，这就需要将扫描坐标系下的数据转换到大地坐标系下，这个过程就称为三维激光扫描仪的定向。
三、在地形测量中注意事项
进行三维激光扫描测站的选择，应注意该选在视野相对开阔的地方，四周遮挡物较少，这样扫描范围广，减少测站的设置，提高工作效率，加快工作进程。 其次测站的选择离观测对象不宜过近，以免仰角太大，影响成像的效果。 在扫描过程中，人员尽量减少在仪器前的走动，以免影响扫描结果，增加数据的采集。 各测站间一定要有3个以上重合点，且要有相应的编号，便于数据的拼接建模。
.三维激光扫描测量技术克服了传统测量技术的局限性，采用非接触主动测量方式直接获取高精度三维数据，能够全天候的对任意物体进行扫描，快速将现实世界的信息转换成可以处理的数据。该技术具有扫描速度快、实时性强、精度高、主动性强、全数字特征等特点，作业时间短，使用成本低，且使用方便，其输出格式可直接与CAD、三维动画等工具软件接口。目前在工程、环境检测和城市建设方面如断面三维测绘、绘制大比例尺地形图、灾害评估、3D城市模型的建立、复杂建筑物施工、大型建筑的变形监测等均有成功的应用实例。随着三维激光扫描测量技术、三维建模的研究以及计算机硬件环境的不断发展，其应用领域日益广泛，如制造业、文物保护、逆向工程、电脑游戏业、电影特技等，逐步从科学研究发展到进入了人们日常生活的领域。
四、地形测量的过程控制和质量检查
在对勘察区进行测量以前，要对所有的资料进行正确地分析和验证，并确保仪器设备的可靠性和有效性。测量过程中的各作业环节和工期的质量控制，要严格按照测量规范的要求执行，生产计划部门要保障本测区技术方案的执行和有效性。同时，质量检验部门要认真检查、监督本测区的测量过程和最终结果。
在进行选点并埋设标石过程中，要检查控制网分布的合理性、点位选址的通视情况，确定埋石满足技术要求，并保证埋石可以长久保存；观测数据和起算数据要确保正确并有效，平差的过程和结果要满足技术要求的规定；成形后的图件，其图面要整洁，记录数据要准确。
结束语：
目前在我国建设和土地规划的过程中大多情况下都使用的是地形测量技术，目前地形的测量技术运用了大量的高科技的先进设备和技术，这有效的提升了对地形测量的精准性，为后期工作提供了科学的参考依据，虽然目前地形测量工作中还存在着一些问题，但随着现代化数字技术的广泛应用及各种相关的技术规范的不断完善、测量人员专业水平和工作态度的提高，测量技术和测量水平将不断的提高，有效的保证了地形测量工作的优质、高效。
参考文献：
[1]梅文胜，周燕芳，周俊.基于地面三维激光扫描的精细地形测绘[J].测绘通报，2010（1）：53～56
[2]魏卫红. 现代测绘技术的发展及应用[J]. 今日科苑. 2009（13） .
关键词：三维激光扫描仪；控制测量；标靶测量；
文物作为一个国家、一个民族文明程度的有效载体，代表着这个国家的历史和底蕴，显示着这个民族的渊源和风采，文物保护工作对两个文明建设有着十分重要的意义和作用。天龙山石窟是全国重点文物保护单位,是列入世界文化遗产保护名录的国宝。
天龙山佛像实体与三维模型
1 控制网的布设方案
本次天龙山石窟三维激光扫描项目,目的是利用激光三维扫描技术对天龙山石窟进行数字化，实现其再现、保护和仿制，具有重要的社会和经济意义。由于扫描之前没有现成的高等级的控制点可用，因此我们需要首先对天龙山石窟作整体控制测量，以服务后边的标靶点测量。整个控制测量分两部分，平面控制和高程控制。平面控制拟采用城市一级导线测量，高程控制拟采用二等水准测量。
2三维激光扫描仪的特点及原理
三维激光影像扫描仪是一种集成多种高新技术的影像扫描测量系统。主要包括激光测量系统、激光扫描仪、可便携三角架、线缆、便携电脑及控制装置、定标球及标尺、测控软件、信息后处理软件等，同时也集成CCD数字摄影和仪器内部校正等系统。三维激光扫瞄仪是内含扫瞄棱镜的快速激光测距仪，可以快速方便准确地获取近距离静态物体的空间三维模型，以及对模型进行进一步的分析和数据处理。它不需反射棱镜即可精确测得扫瞄点的三维坐标，其扫瞄速度目前可达数万点/秒。其主要优点有：非接触式主动测量，可操作空间小，便于架设。不需要可见光源，所以在黑暗中也可进行测量，这种特点对坑道或自然洞穴的测量非常有帮助；在有可见光源时，可同时获取被测点的色彩值，形成三维影像，可方便建立虚拟实境。三维激光影像扫描仪的核心技术有两个：其一是空间点阵扫描技术，其二是激光无反射棱镜长距离快速测距技术。
三维激光扫描仪的工作过程实际上就是一个不断重复的数据采集和处理过程。它通过具有一定分辨率的空间点坐标x y z 其坐标系是一个与扫描仪设置位置和扫描仪姿态有关的仪器坐标系所组成的点云图来表达系统对目标物体表面的采样结果。三维激光扫描仪所得到的原始观测数据主要是： (1)激光束的水平方向值和竖直方向值(2)仪器到扫描点的距离值(3)扫描点的反射强度等。
前两种数据用来计算扫描点的三维坐标值的,反射强度则用来给反射点匹配颜色脉冲。
3求解三维坐标原理
非接触式三维数据获取方法按其测量原理的不同，大致分为光学测量、超声波测量，电磁波测量等。其中，超声波测量和电磁波测量在医学应用中比较广泛，在空间信息科学领域里，光学测量方法应用最普遍且一般采用激光作为光源。本文研究的主体就是三维激光扫描仪。激光三维数字化仪利用某种与物体表面发生相互作用的物理现象来获取其三维信息。
原理：基于脉冲飞行时间测距。此类三维激光扫描仪利用激光脉冲发射器周期地驱动一激光二极管向物体发射近红外波长的激光束，然后由接收器接收目标表面后向反射信号,产生一接收信号，利用一稳定的石英时钟对发射与接收时间差作计数，又光的速度是常量，所以可测得被测目标至扫描中心的距离S，精密时钟控制编码器同步测量每个激光脉冲横向扫描角度观测值α和纵向扫描角度观测值θ。激光扫描系统一般使用仪器自己定义的坐标系统：X轴在横向扫描面内，Y轴在横向扫描面内与X轴垂直，Z轴与横向扫描面垂直(如图1所示)。内部伺服马达系统精密控制多面反射棱镜的转动，使脉冲激光束沿X、Y两个方向快速扫描,实现高精度的小角度扫描间隔、大范围扫描幅度。通过一个线元素和两个角元素计算空间点位的X、Y、Z坐标，空间点坐标的计算公式如下：
4 标靶的布设方案及实施
扫描仪标靶是一种扫描仪配套的能精确识别其中心的像竖着的乒乓球拍形状的标靶，分为底座和标靶面两部分，标靶面可以绕着标靶中心旋转。标靶点作为转换坐标和控制误差的控制点，一般要分布均匀，保证有足够的密度，能控制整个建筑而且易于扫描和短期保留。在布设时需要根据实际需求，针对需要扫描的目标确定标靶的个数和位置。为了方便标靶辨认，我们对所测标靶点统一编上号，这样每个标靶都有自己的编号，这样扫描完内业处理时就不会认错标靶。
水平角观测：在角度测量中，为了消除视准轴误差、水平轴倾斜误差、照准部转动时的弹性带动误差等仪器误差，需要用盘左和盘右两个位置进行观测。为了有效减弱各种误差影响，保证观测果的必要精度，水平角观测采用全圆方向观测法。测量时，由于标靶距离一般都比较短，所以为了减少照准误差，我们在后视点上竖上一枚大头针，这样就大大减少了后视的照准误差。
竖直角观测：用十字丝横丝横切目标于某一位置，竖直角观测有两种方法：中丝法和三丝法，我们用的是中丝法，即只用十字丝的中丝瞄准目标。在测站上安置仪器，对中、整平量取仪器高，测水平角的同时测量竖直角。
距离和高差测量：在瞄准目标后，测出测站到标靶点中心的水平距离，并且按三角高程测量计算出测站和标靶中心间的高差，显示到全站仪屏幕上。
结束语：
三维激光扫描仪最大的特点就是能建立高清晰的三维数字模型，不仅能对古迹当时的真实面貌进行再现，而且可将扫描数据直接转换成CAD数据资料。这就很好地解决了长久以来文物古迹保护的难题：没有用于维护和翻新的古迹的CAD数字资料。模型建立后，可对物体上的任意点、尺寸进行量测量，通过扫描的精度比较可以看出，用三维激光扫描仪扫描的数据结果可以非常精确地测出建筑物及物体的尺寸，完全可以代替传统的测量方法。与传统的古建测量相比，三维激光测量能在不损伤建筑物的条件下，快速采集建筑物外部表面的精确数据，节省了大量的人力物力，可以做到花最合理的价格，最大效率地完成所需的工作。
参考文献
[1]《城市测量规范》，（GBCJJ 8―99）
[2]《工程测量规范》，（GB50026―93）
[3]《控制测量学》，孔祥元等编著，武汉大学出版社，2001
[4]《控制测量学》，杨国清等编著，黄河水利出版社，2005
[5]《测量学》，陆国胜等编著，测绘出版社，2002
关键字：三维激光扫描仪；城市基础设施；地铁隧道变形；公路大修工程
Abstract: fast, accurate, effective access to 3D space information, many scholars study. Along with the information technology research development and digital earth, digital city, virtual reality and other concepts appear, especially in today's computer technology based on the information age, people on the 3D information of a more urgent demand. 3D laser scanning technology is a new technology, is a method of using laser ranging principle, the instantaneous measured three-dimensional coordinates measuring instrument. Using 3D laser scanning technology to obtain the space point cloud data, can quickly build the structure complex, irregular 3D visualization model, time saving and labor saving.
Keywords: laser scanner; city infrastructure; the deformation of Metro Tunnel
中图分类号：TU984文献标识码：A 文章编号：
1.三维激光扫描仪的概念
三维激光扫描技术是测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命。三维激光扫描仪通过高速激光发射器运用激光测距原理，瞬时测得空间三维坐标值的测量仪器。它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。
2.三维激光扫描仪作业流程
三维激光扫描作业流程主要分为外业数据采集和内业数据处理两大部分。
2.1外业数据采集
外业数据采集包括标靶及控制点布设与测量和数据全景扫描两部分工作，控制测量包括平面控制测量和高程控制测量，数据扫描包括三维激光扫描和标靶三维坐标测量。
2.1.1标靶与控制点布设及测量
在外业数据采集时，由于三维激光扫描仪的测程是有限的，同时扫描仪与被扫描目标所形成的夹角不同的情况下的空间分辨率是不一样的，夹角越小，分辨率越低；对于不同的扫描距离，点的精度也不同；另外还存在有障碍物不能通视的情况，因此通常一条道路的测量工作需要在很多测站来完成。那么不同测站的测量数据如何拼接到一起，就需要标靶来完成，因此根据扫描仪测程，需要在各相邻测站重合的位置布设3个以上形成不规则图形的标靶，以供点云拼接需要。
2.2内业数据处理
外业扫描到的三维点云数据，既包含有用的数据，也包含车辆、行人、树叶等等无用的数据。这些数据量庞大的点云必须要经过处理才能被利用。
2.2.1数据滤波、抽隙
外业数据采集的无用数据，也称作噪声数据，将这些数据剔除的过程叫做数据滤波。如果采集到的点云数据或者局部数据相对于工程本身过于密集，还可以对数据进行抽隙处理，这种方式也称作去云。
2.2.2点云拼接
把从各个测站上扫描得到的点云数据，通过设置在测站重叠处不规则的标靶拟合而拼接在一起，这个过程叫做点云拼接。利用已经布设、测量过的控制点三维坐标，将拼接后的点云纳入到我们所使用的平面直角坐标系中。
2.2.3平面虚拟测量
点云数据是由大量三维信息的点位组成，还需要结合由CCD相机所拍摄的真彩色影像，前者保证了表面模型的数据（DSM），而影像数据则保证了边缘（Edges）和角落(Corner)的信息完整和准确。
2.2.4建立DEM模型，生成等高线、纵横断面图
经过处理了的点云是由高密度的三维离散点阵组成，将这些空间点利用软件平台生成连续的不规则三角网（TIN），进而生成等高线，并且可以根据需要设置等高线间距。将带有桩号的设计中线插入到固定坐标系中的TIN模型当中，根据设计要求的中线断面间距及每个横断面宽度，即可生成所需要的任意纵横断面图。
3.三维激光扫描仪在城市基础设施监管中的应用
3.1三维激光扫描仪在地铁隧道变形监测中的应用
地铁隧道收敛变形，是指地铁隧道在营运过程中，由于受到地面、周边建筑物负载及土体扰动、隧道周边工程施工及隧道工程结构施工、地铁列车运行振动等，对隧道产生综合影响而造成的隧道变形。地铁隧道收敛变形量必须保持在设计范围内，否则需要采取措施，防止灾难事故发生。
3.1.1三维激光扫描仪测量地铁隧道变形监测流程
3.1.2三维激光扫描技术在地铁隧道收敛变形监测中应用的基本思路
3.1.2.1数据采集
设计导线与水准测量方案，根据激光扫描仪性能参数及现场环境设计扫描站间距、扫描点密度，保证具有一定的扫描重叠度；隧道内导线及水准测量，传递三维坐标；同步进行隧道三维激光扫描，获得隧道管壁三维点云数据，同时也获得标靶点云数据。
3.1.2.2数据预处理
标靶三维坐标计算：通过导线及水准测量成果，计算标靶的三维坐标。
点云数据三维坐标归算：根据标靶三维坐标将每站的点云数据归算到统一的三维坐标系统。
剔除噪音数据：根据隧道设计数据，剔除管壁外的噪音数据。
提取必要的管壁点云数据：由于扫描角度、距离等因素，管壁点云密度并不均匀，站附近的点密度大。为便于下一步处理，去掉点密度大的区域中不必要的大量冗余点，按照一定的密度提取点云数据，提高后续数据处理速度。
3.1.2.3三维模型建立
根据预处理后的点云数据生成地铁隧道内壁三维模型。
3.1.2.4成果输出
按照地铁隧道收敛变形测量要求，对指定管片截取三维模型断面，对断面数据进行高次样条曲线拟合，与设计断面理论值比较，求出管片一周的变化量曲线，并输出特征点的变形量差值。输出每管片一周收敛变形报告。
关键词：三维激光扫描仪；全景测绘；场平施工工程测量
中图分类号：P234.4文献标识码：B
场地平整施工工程(场平施工工程)中，竣工测量与原始地形的复测同样的原理，获取更加直观和保证点的密度、精度，同时赋予了景观照片，佐证会更加有效，使得施工单位，监理单位，和建设单位同时获得更加精确，佐证有力的最终决算数据，避免了因为方量计算等问题上的互不认可的问题。传统的全景测绘方法受到地形复杂等因素的限制，得到的数据往往不够精准且耗时长【1-2】。三维激光扫描仪是近期发展的一项先进的全自动三维立体扫描测量高新技术，其可以将使数字测绘的获取方法、数据处理技术、服务能力与水平等进入新的发展阶段，可广泛应用于社会多个领域，包括建筑工程施工、电力放线、道路施工、铁路施工中【3-4】。本文为此具体探讨了三维激光扫描仪配合全景测绘在场平施工工程测量中的应用价值，现报告如下。
1 三维激光扫描技术的应用原理与优势
1.1 三维激光扫描技术的应用原理
三维激光扫描技术系统是一种集激光扫描仪、全球定位系统和惯性导航系统以及高分辨率数码相机等技术于一身的集成系统，通过对地勘测时主动式测量直接获取地面精确清晰的三维坐标。三维激光扫描技术不受天气及太阳高度角的影响，可以全天候勘测作业，植被穿透能力强，激光点穿透植被，获得真实的地面信息，大大减少野外勘测的工作，提高工作效率【5】。
1.2 三维激光扫描技术的应用优势
三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，是测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命。与传统测量相比，三维激光扫描技术克服了传统测量周期长、复杂地形人员难以进入、不便于整体考虑线路走向等缺点，提高了规划设计工作效率。并且三维激光扫描技术获取的数据处理自动化程度和准确性更高，采集数据无需专用数据工作站和立体3D眼镜，肉眼可直接观看，降低了后期成本【6】。并且数据采集后，设计人员能够结合成果数据对测量区域规划设计进行线路优选、合理规划，可有效减少植被砍伐量，减少房屋拆迁，具有很好的经济效益和社会效益。不过在施工工程测量中，手工测量或者全景测绘多在某些空间狭小的区域，有一定优势，对于不存在架设三维扫描基站的区域，项目组采用手工测量的方式来完成，作为整体测绘的补充数据。
2三维激光扫描仪配合全景测绘在场平施工工程测量中的应用过程
在具体应用中，在招投标阶段，设计、施工招投标工作可充分利用该技术取得的数据信息，实现工程实际环境的再现，提高工程方案优化水平，准确测算工程量，合理确定设计、施工费用。在施工阶段，工作人员可凭借该技术采集的数据结合工程的具体需要，构建三维可视化数字沙盘和电子资料库，提升建设管理的信息化水平。在竣工阶段，工程可依据该系统建立各阶段的数字化档案，提高科学化管理水平。同时三维激光扫描仪系统的数据保存时间长，后期规划或整体管理可随时调用数据。在工程投运后，监管单位还可实现足不出户的可视化管理，实时了解工程走廊情况，不仅能有效降低工程运检的工作量和难度，还能及时掌握工程基础设施的健康水平，提高工程运行的可靠性。
而在三维激光扫描仪的应用模拟中，可以通过扫描获得的点云，全方位截取物体的剖面线，实现实景的在现。那么，在场平施工测量中，可以使施工前、施工中某个阶段、竣工后的实地景观再现，就实现了为工程预算、工程监督管理、工程结算提供了快速、高效、可靠的数据依据。以下图人模的扫描为列：
3 三维激光扫描仪配合全景测绘在场平施工工程测量中的应用案例
某某工程利用三维激光扫描仪对某某开发区特大型企业新建厂房土地平整进行大比例尺工程地质测绘和勘查，研究出了一套地质灾害体三维激光扫描测绘与建模的总体技术路线和流程，实现了立体、直观的全方位展示土地平整的全貌，丰富了土地平整调查的技术手段和测绘成果表现形式，不仅降低了土地平整部门的工作成本，提高了调查与工程施工的决策水平【7】。
而在某某工程的修复工程中，某项目组采用了天宝FX相位式三维激光扫描仪，对地面扫描的实际有效半径约为30米，采集的点云数据平均点距为0.3-0.5毫米，不仅能从扫描距离上满足项目需要，密集的点云数据还可以进行土地病害分析。由于三维激光扫描仪是基于可见光原理的特性，扫描过程中所见即所得，不具备穿透性，对于结构复杂的对象需采取多站扫描，多次测站数据互补的方式，尽可能扫描到相对完整的三维点云数据【8-9】。
总之，三维激光扫描仪配合全景测绘在场平施工工程测量中的应用具有高精度、大空间、低成本、效率更高、成果资料丰富等特点，将推进工程测绘事业的健康发展。
参考文献：
[1] 李杰;建筑物竣工测量数据处理及质量控制[J];测绘通报;2004年07期.
[2] 梅文胜;周燕芳;周俊;;基于地面三维激光扫描的精细地形测绘[J];测绘通报;2010年01期.
[3] 徐进军;余明辉;郑炎兵;;地面三维激光扫描仪应用综述[J];工程勘察;2008年12期.
[4] 王星杰;;三维激光扫描仪在道路竣工测量中的应用[J];北京测绘;2012年04期.
关键词：三维激光扫描;地形图测绘;数据处理
1 引言
目前地形图测绘主要是采用全站仪、GPS等大地测量仪器，这些测量手段技术相对成熟，实用性强，但存在野外工作量大，效率低，受地形条件影响，特别对于地形复杂、人员难以到达的区域获取数据具有一定的难度。近年来，随着计算机技术和科学技术的飞速发展，三维激光扫描技术作为一种全新的空间数据获取技术，已开始应用于测绘领域。三维激光扫描技术克服了传统测量方式的局限性，无需接触被测量物体，测量精度高、速度快，通过向被测对象发射激光束的方式，快速高分辨率的获取空间三维坐标数据，通过对数据的处理和建模，可以生成被测区域的三维虚拟模型和数字地形图，不仅提高了获取数据的信息量和精度，同时，也大大缩短了外业工作时间，降低了劳动强度，提高了内业数据处理的自动化和智能化程度。本文以Leica ScanStation2三维激光扫描为例介绍其在某区域大比例地形图测绘中的应用。
2 三维激光扫描系统的构成及工作原理
2.1 三维激光扫描系统的构成
三维激光扫描系统主要由扫描系统、控制系统和电源供应系统构成，其中扫描系统主要包括激光测距系统和扫描系统;控制系统主要是控制整个扫描仪的正常工作，包括点云数据采集中对测站及后视定向信息的输入，各项扫描参数的设置及扫描区域的划分等;电源供应系统则主要给扫描系统提供电力保障。
2.2 三维激光扫描系统的工作原理
三维激光扫描技术是一种非接触式扫描测量技术，能够快速获取直接反映测量目标实时、真实的形态特性的空间点云数据，其工作原理是：三维激光扫描仪发射器发出一个激光脉冲信号，经物体表面漫反射后，沿几乎相同的路径反向传回到接收器，从而可以计算目标点P与扫描仪器中心的距离S，同时控制编码器同步测量每个激光脉冲横向和纵向扫描角度的观测值α和β，如图1所示。依据公式1可得出目标点P的三维坐标。
以上求得的P点坐标为仪器自定义坐标系，坐标原点为扫描仪测距激光发射器的几何中心，X轴在横向扫描面内，Y轴在横向扫描面内与X轴垂直，Z轴一般为仪器的竖轴，与横向扫描面垂直。在实际工作中，需要将测量的点云数据转换为统一的测量坐标系中，为了操作方便，可在外业采集数据时输入架站点和后视点的坐标，由仪器自动完成坐标的转换。
3 点云数据的采集与处理
3.1 点云数据采集
本次数据采集区域位于某矿区，地形起伏较大，地物较少，这里主要采用Leica ScanStation2三维激光扫描仪对测区进行扫描测量，并利用华测X91GNSS双频接收机测定了测站点坐标，其作业流程如下：
3.1.1 准备工作
首先通过实地查勘确定测站点及扫描顺序，然后利用GNSS测量测定出测站点坐标。
3.1.2 设站
在控制点上架设三维激光扫描仪并进行对中整平，打开电源开关让仪器自检。
3.1.3 网络设置与连接
自检完毕后，将计算机与扫描仪用网线连接起来，打开Cyclone软件，创监测区的数据库和工程项目，执行Scanner Connect 进行网络连接。
3.1.4 拍照
执行get image命令，仪器会自动旋转并进行拍照，可通过设置进行局部或整体拍照，并且该照片可对建立的三维模型进行纹理贴图。
3.1.5 扫描设置
设置扫描主距、扫描精度、扫描范围和标靶类型以及后视定向。
3.1.6 获取点云数据
通过执行SCAN命令，就可获得所选区域的点云数据。
3.2 点云数据处理
点云数据处理主要是利用Cyclone软件对点云数据进行平滑去噪、匹配拼接等一系列的处理，最终得到所需要的点云数学模型和地形图。
3.2.1 平滑去噪
数据采集中受测量设备精度、操作者经验、被测物体表面质量、环境等因素的影响，点云数据不可避免地存在噪声点，因此在进行点云数据操作前应先进行平滑去噪处理。
3.2.2 匹配拼接
由于受地形和视角的影响，为获取完整的、全方位的三维地面信息，必须进行多测站、多视点的扫描测量，而每次架站获取的点云数据都是基于架站仪器坐标系下的坐标，点云数据的匹配拼接就是基于多个测站点扫描仪坐标系统的点云数据整合统一到测量坐标系下的过程，主要方法有：基于点云的拼接、基于标靶的拼接和基于控制点的拼接。由于本次实验仪器都架设在控制点上，并进行了定向，所测的点云数据都是基于同一个坐标系下，所以将控制点数据导入cyclone软件中，自动添加约束条件即可完成匹配拼接，如图2所示。
4 数据建模及地形图绘制
在保证精度前提下，利用cyclone软件对海量的点云数据进行抽稀处理，提取建筑物、道路等地物点数据并编制成二维图形，地形点数据通过植被过滤后按成图比例尺选择合适的点距过滤，然后生成三维数据模型（如图3所示），在此基础上，进行等高距设置并生成等高线（如图4所示），最后将图形直接导入到CASS软件中进行编辑处理并输出即可，这里也可以直接将提取的地物和高程点数据以TXT格式导出，再转化为DAT格式的CASS坐标文件，利用CASS软件进行编辑成图。
5 结束语
实践证明，将三维激光扫描仪应用于大比例尺地形图测绘中，其精度完全可以满足测量要求，与常规测图方法相比，三维激光扫描仪具有速度快、信息量大、精度高、实时性强、自动化程度高等优点，克服了传统测量仪器的局限性，能够直接获取高精度三维数据，特别是在人员难以到达的地区有着显著的优势。由于激光扫描仪获取的是海量的点云数据，同时点云数据中可能会包含有大量的地表上的杂草和树木等数据，如何在不影响精度和建模需要的前提下实现自动、快速获取取适当密度的点云数据有待进一步完善，解决了这一问题必将使三维激光扫描技术在地形图测绘领域得到更广阔的应用。
参考文献：
[1]张靖，张爱能，刘国栋等.三维激光扫描仪技术在地形测量中的应用[J].西安科技大学学报，2014（03）：199-203.
[2]崔剑凌.地面三维激光扫描在难及区域地形测量中的应用[J].北京测绘，2014（02）：85-87.
[3]张志强.地面三维激光扫描仪在大比例尺测图中的应用[D].北京：中国地质大学，2013.
[4]崔磊，张凤录.地面三维激光扫描系统内外业一体化研究[J].北京测绘，2013（02）：47-49.
[5]马素文.三维激光扫描在测量中的应用现状[J].山西建筑，2011（09）：207-08.
[6]李志鹏，张辛，喻守刚，任宏旭等.基于三维激光扫描的大比例尺地形测绘方法研究[J].人民长江，2014（04）：70-73.
【关键词】三维激光扫描；特点；应用
0 引言
随着科学技术的不断发展，出现了集成多种高新技术的新型测绘仪器―地面三维激光扫描仪，它采用非接触式高速激光测量方式，在复杂的现场和空间对被测物体进行快速扫描测量，直接获得激光点所接触的物体表面的三维坐标、色彩信息和反射强度―点云数据。点云数据经过计算机处理后，结合CAD可快速重构出被测物体的三维模型及线面、体、空间等各种制图数据。这项技术可用于变形监测、工程测量、地形测量、断面和体积测量等领域,具有不需要合作目标、高精度、高密度、高效率、全数字特征等优点。
1 地面三维激光扫描仪测量原理
地面三维激光扫描系统主要有三部分组成，扫描仪、控制器(计算机)和电源供应系统。激光扫描仪本身主要包括激光测距系统和激光扫描系统，同时也集成CCD和仪器内部控制和校正等系统。在仪器内，通过一个测量水平角的反射镜和一个测量天顶距的反射镜同步、快速而有序地旋转，将激光脉冲发射体发出的窄束激光脉冲依次扫过被测区域，测距模块测量每个激光脉冲的空间距离，同时扫描控制模块控制和测量每个脉冲激光的水平角和天顶距，最后按空间极坐标原理计算出扫描的激光点在被测物体上的三维坐标。扫描仪的内部有一个固定的空间直角坐标系统。当在一个扫描站上不能测量物体全部而需要在不同位置进行测量时；或者需要将扫描数据转换到特定的工程坐标系中时，都要涉及到坐标转换问题。为此，就需要测量一定数量的公共点，来计算坐标变换参数。为了保证转换精度，公共点一般采用特制的球面标志和平面标志。点云数据以某种内部格式存储，因此用户需要厂家专门的软件来读取和处理，OPTEC的ILRIS-3D软件，Cyrax2500的Cyclone软件、LMS-Z420的3D-RiSCAN软件、MENSI的Realworks等都是功能强大的点云数据处理软件，他们都具有三维影像点云数据编辑、扫描数据拼接与合并、影像数据点三维空间量测、点云影像可视化、空间数据三维建模、纹理分析处理和数据转换等功能。三维激光扫描流程图如图1所示。
2扫描仪的分类
从目前来看，三维激光扫描仪主要有如下几类：
1）超长测程扫描系统。该系统以机载或星载为代表，主要应用：航测、遥感、浅海地形扫描或建模；电力线路监测；月球表面三维扫描。
2）亚m或m级的三维激光扫描仪。应用于机械零部件质量检测，与测绘关系较弱。
3）50 m～4 000 m的中长测程的地面激光扫描系统（见图2）。主要应用：①古建筑物的保存与恢复；②事故现场的保存；③体积量测；④大型建筑监管与建模；⑤监测；⑥虚拟现实。
3地面三维激光扫描仪的工程应用
三维激光扫描仪特别适合于对大面积的、表面复杂的物体进行精细测量。鉴于该特点，目前在许多工程领域中已经得到了应用。
3.1工程测量
(1)复杂工业设备的测量与建模：一些工厂管线林立，纵横交错，用传统的测量方法效率低下。而利用激光扫描仪测量和数据处理后就可以生成这些复杂工业设备的3D模型，为设备的制造和工厂规划提供可视化的三维模型，极大提高了工作效率，测量资料还可以用于工厂管理。
(2)带状和局部地形测量：带状地形图测量主要对线路两旁(铁路、公路、河流两岸等)的局部不规则带状地形进行测量；局部地形测量主要对危险的或者人员难以到达的地带(如岩壁、开挖区、塌陷等)进行测量。这些地形测量工作较传统的测量方法有更高地效率。
(3)路面测量：用于路面竣工后的质量检测；计算路面平整度；也可以为道路设计提供实地模型。
(4)大型土木工程形状测量：包括对隧道、桥梁、地下坑道等在施工过程中和竣工后的形状测量，既可以进行施工指导和质量控制，又可以作为数字文档资料。
(5)变形监测：相对于传统的测量方法与技术(GPS、全站仪)而言，其精度均匀、密度高，可以发现变形体局部细节变化，也便于从整体上分析和评价变形体的稳定性。对滑坡、岩崩、雪崩、矿山塌陷、大坝、船闸、桥梁等工程变形监测有很好的前景。
3.2 建筑测量与文物保护
一些著名建筑物、文物、雕塑等，其形状怪异、表面凸凹不平，不方便(也不允许)在其上粘贴测量标志，即要求无接触测量。以前是以摄影测量为主，但现在可充分利用激光扫描仪的高密度和高精度点云数据，来获取建筑物表面的精细结构，随时得到等值线、断面、剖面等。当建筑物和文物等遭到破坏后能及时而准确地提供修复和恢复数据。
3.3 逆向工程
逆向工程是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程。传统的复制方法是先做出一比一的模具，再进行生产。这种方法无法建立工件尺寸图档，也无法做任何的外形修改，已渐渐为新型数字化的逆向工程系统所取代。由于三维激光扫描仪能对已有的样品或模型进行准确、高速的扫描，得到其三维轮廓数据，配合反求软件进行曲面重构，并对重构的曲面进行精度分析、评价构造效果。
4结束语
三维激光扫描技术是一项新兴的技术,其应用范围也越来越广,利用三维激光扫描技术采集数据具有效率高,数据量大,速度快等诸多优点,而且其数据本身具有较高的精度。三维激光扫描技术涉及到设站、点云拼接、三维建模及可视化等内容。激光扫描技术正在逐步应用到测量工作中,具有传统测量手段无可比拟的优势,因此对激光扫描技术进行深入研究对测量工作有着重要的意义。
参考文献：
[1]刘春,杨伟.三维激光扫描对构筑物的采集和空间建模[J].工程勘察,2006(4):49-53
关键词：三维激光扫描技术；成都二环路；测绘技术；测量应用
【分类号】：P234.4
随着我国科学技术的不断发展，信息技术的进步，愈加拓宽的工程测量服务领域也在不断提高对测量技术的要求，由于地处城市主干道及城市高架的影响，全站仪、GPS测量在成都二环路改造工程竣工图实测已经完全无法满足业主提出的工期要求。因此，作为新技术应用探索，三维激光扫描技术应用于该工程，其不仅具有简便、快捷、精准的应用特点，而且其获取数据速度快，方法灵活，使工期得到了保障，受到业主的一致好评。
一.三维激光扫描技术概述
三维激光扫描技术是通过激光作为测量依据，获取相对复杂物体的图形与数据，在经由处理之后形成对采集数据的分析，并通过转换成为三维坐标或三维模型，来满足各种测量领域提出的不同需求。
（一）系统组成部分
就宾得S-3180V近景三维激光扫描仪来说，其主要的组成部分包括数码相机、电源、后处理软件及各种附属设备。其自带相机起到协助判断的功能，如右图一所示主机及定向靶位。
（二）工作原理
三维激光扫描技术通过内部的激光脉冲发射器功能向目标发射激光脉冲，在检测到被测目标之后，再将目标物发射回来的激光脉冲采集到信号接收器中，通过这样的反射、接收，来计算从激光脉冲发射出去到返回的时间，就是被扫描物体距离扫描点的距离，得到相应地物的三维点云数据；同时启动扫描控制模块功能，计算出其测量目标物的三维坐标，继而转换成为坐标系中的三维模型，得到最终的数据图形。
（三）应用优势
与传统的测量技术对比，三维激光扫描技术具有精准度高、分辨率高、速度快等多种应用优势，其特点主要表现在以下几个方面：
1.数字化
通过三维激光扫描技术获取到的数据信息都集体呈现出全数字的特点，非常易于分析、处理及显示。同时其用户界面友好，能够很好的实现与其它软件的数据共享与交换，比如说与GPS、外接数码相机配合使用等等，具有很好的拓展性。
2.分辨率高
三维激光扫描技术可以很好的实现高质量、高密度的进行数据信息采集，以此来实现高分辨率的根本目的。
3.应用性强
三维激光扫描技术对于使用条件没有高要求，因此有较强的环境适应能力，适合于野外测量，可以对大面积或者是表面复杂的物体进行精准的测量，因此在各个工程或者是道路建设等各领域中都有较为普遍的应用。
4.非接触式
在三维激光扫描技术中，使用的是非接触式高速激光的测量方法，因此这就在无需反射棱镜的基础上直接对目标物体予以扫描，并采集其相关三维信息。它的应用价值就体现于当在目标物体的位置处于较危险、恶劣的环境下，工作人员无法近身的时候。
二.三维激光扫描技术的实际应用
三维激光扫描技术目前已经在各个领域都有了较为普遍的应用，包括：文物保护；工业检测，工厂数字化管理；建筑桥梁的测绘；地形、地质研究等等。以下就三维激光扫描技术在成都二环路竣工图实测工程中的应用进行分析。
就成都二环路改造竣工图实测项目中，主要使用的是宾得S-3180V近景三维激光扫描仪，实测目标为路面地物，主要包括：人行道及广场各类别地砖、盲道、各类别井盖、路灯、树池、标志标牌、休息座椅等等。其后期主要应用的技术是将多站分块扫描进行无缝拼接，以此来将整体的扫描对象以几何形态表现出来。首先根据相邻扫描站所扫描的四到六个共有定向靶位，根据后方交会建站工作模式，采用系统自带平差软件计算各扫描站的三维信息，最终实现多个扫描站之间图形的无缝拼接，以此来实现对整体带状地形地物数据的收集。
（一）三维激光扫描技术的应用优势分析
就成都二环路来说，由于受到二环高架及周边高层房屋的影响，因此无法使用GPS，只能使用全站仪进行测量，但是在实施过程中全站仪的测量速度非常慢，一般一台全站仪每天仅能测量300m左右，加之二环路的车流、人流量非常大，对工作人员会产生一些潜在的安全隐患。
相反，就三维激光扫描仪来说，其具有速度快而且省去人工操作的环节，可以将其直接架设在中间绿化带中，3-6分钟的测量时间就可以测量完一跨桥两侧的地物，在一天8小时的时间内可以测量1.5km左右。
（二）地物实测应用
1.井盖
三维激光扫描及时通过对井盖获取密度、精度较高的三维数据，对井盖的形态及特点进行监测反映，井盖原始地物如图二所示，其经过三维激光扫描仪之后的图形显示如图三所示。
2. 雨污排水口、路沿石
当然，这只是在成都二环路竣工图实测地物的一部分应用，上述例举了两个地物特征，三维激光扫描技术就是通过对地物特征的形象进行扫描，并依据各个坐标形成三维坐标，继而根据地物特征提取其特征线，如下图所示：
经CAD软件绘制之后直接得到成都二环路如下的数据图：
在整个测绘过程中，对立体点位定位及立面测量三维激光扫描的精度和图像分辨处理效果不错，能够达到三维建模的各项指标要求，但对地面的物体定性上还必须得根据初步成果图进行现场确认，以确定各类井盖特性。
结束语
随着我国科学技术的不断发展，三维激光扫描仪的测量精准度也愈来愈高，测量范围也有了极大的拓展，目前三维激光扫描技术已经可以很好的应用到精准要求极高的道路工程测量等领域，其作为一种发展迅速的测量技术，在应用领域中不仅降低了测量成本，同时还能极大的提高工作效率。虽然说目前针对三维激光扫描技术的研究还是处在初级阶段，但随着研究的深入，与其他测量技术的有效结合，相信三维激光扫描技术必将得到更广泛的应用。
参考文献：
[1]马利，白建军，白文斌，谢孔振.地面三维激光扫描技术在道路工程测绘中的应用[J].北京测绘.2011（02）.
[2]张毅，闫利，崔晨风.地面三维激光扫描技术在公路建模中的应用[J].测绘科学.2008（05）.
（徐州工程学院，江苏 徐州 221111）
【摘 要】介绍了一种体积测量仪，该测量仪可以在不接触被测物体的情况下测量物体的体积。该测量仪首先对物体进行四次激光扫描获得物体的点云数据，然后由计算机根据点云数据重建物体的三维模型，最后，由三维模型计算物体体积。
关键词 激光扫描；三维重建；体积测量
0 前言
体积测量是生产、科研中常用的技术手段。对于规则物体，如长方体，圆柱体，球等可以直接测量和计算。对于不规则的物体无法直接通过直接测量来计算体积。通常通过间接的方法来测量，如基于阿基米德原理的排水法等。但是，对于容易损坏、具有吸水性或易与水发生化学反应的有毒有害物体，不能够应用排水法来测量体积。
本文所述的测量仪是基于逆向工程的一种体积测量方法，该方法通过三维激光扫描技术重建物体的三维模型。三维激光扫描技术具有速度快，非接触性，实时性精度高，自动化等特性[1]。本文介绍的体积测量仪可以在不接触被测物体的情况下，通过重建被测物体的三维模型，间接的来测量被测物体的体积。本文着重介绍了用于物体三维重建的点云数据的获取，物体的三维重建和体积计算可以直接由软件完成。
1 系统原理
系统框图如图1所示，物体体积计算共需三步。首先，控制激光器对物体的四个面进行扫描，获取物体的三维点云数据；然后，计算机根据扫描得到的三维点云数据重建物体的三维模型；最后，再由计算机根据重建的三维模型计算物体的体积。
本文使用的激光扫描系统是基于结构光法[2]，将一字形的激光照射到被测物体上形成光条纹，再由摄像头获取图像信息，然后用软件提取图像中的光条纹信息，并对条纹中心进行提取，由此得到物体一个面的三维点云数据。使物体顺时针旋转90°并再次扫描，获得物体第二个面的三维点云数据。重复上述步骤，直至获得物体四个面的三维点云数据。
接下来用获得的三维点云数据重建物体的三维模型。运用DAVID软件由摄像头传送的图像信息获取三维点云信息，并实现物体的三维模型重建。DAVID是一种低成本桌面式三维激光扫描系统，其系统核心是处理软件。
最后，运用Rhino软件根据重建的三维模型，计算物体的体积。
2 系统实现
2.1 点云数据获取
点云数据的获取是通过摄像头将激光扫描的图像实时发送至计算机，由计算机对图像进行处理获得物体的三维点云数据。为了从二维的图像中获得物体的三维点云数据，首先要对摄像头进行标定，摄像机的标定是研究二维图像上的点与空间物体表面对应的某点的三维几何位置的对应关系[3]，摄像头的标定可以由DAVID软件完成，获得的标定参数用于求解三维点云数据。
标定完成之后，根据获得的标定参数运用激光三角法求解三维点云数据[4]。通过控制旋转台和激光器的运动来实现对物体四个面的扫描。
图像采集时，首先，按下扫描按键，MCU微处理器接收到命令后控制激光扫描模块对物体进行扫描，摄像头采集扫描信息，并将信息实时发送给计算机。然后，按下旋转按键，MCU微处理器接收到命令后控制旋转台顺时针旋转90°，接下来重复上述步骤，直至激光器对被测物体进行四次扫描。并由摄像头将四次扫描的图像信息实时发送给计算机。
2.2 物体的三维重建与体积计算
计算机根据送至的图像数据，使用DAVID软件对图像信息进行处理，获得物体的三维重建模型，如图2所示，左侧为被测物体，右侧为三维重建模型。
最后根据重建的三维模型，使用Rhino软件求出模型的体积，从而间接求得被测物体的体积。
3 测量结果
接下来使用该体积测量仪和排水法分别测量被测物体的体积，结果见表1。V1为排水法测得的物体体积，V2为测量仪测得的物体体积。
从图3可知，该测量仪的测量值均略大于排水法的测量值，主要原因是测试仪器为手工制作，制作精度较差，导致误差较大。从图4可知，总体上随着被测物体体积的增加，相对误差逐渐减小。
4 结论
本文介绍了一种不易接触物体的体积测量仪，该测量仪能够精确测量不易接触物体的体积。使用该仪可以防止在测量过程中损坏被测物体。
参考文献
［1］毕银丽,齐礼帅,陈书琳,等.基于点云数据的株冠体积测量方法[J].科技导报,2013,31(27):31-36. DOI:10.3981/j.issn.1000-7857.2013.27.004.
［2］任卿,刁常宇,鲁东明,等.基于结构光的文物三维重建[J].敦煌研究,2005(5):102-106. DOI:10.3969/j.issn.1000-4106.2005.05.022.
［3］付培.低成本三维激光扫描仪系统关键技术研究[D].哈尔滨工业大学,2010.
2. 地面三维激光扫描测量工作原理与特点
2.1工作原理
激光扫描仪的测距方法是根据光学三角测量的原理，以激光作为光源，通过扫描仪内的发射装置，将激光束投射到被测物体表面，并采用光电敏感元件在另一位置接收激光的反射能量，通过测量每个激光脉冲，从发出经被测物表面再返回仪器所经过的时间或相位差，计算出激光扫描仪到物体扫描点之间的距离值S和反射强度I，α、θ和S被用来计算激光打在被测物体上的扫描点的三维坐标（见公式1），扫描点的反射强度I则用来给反射点匹配颜色。这样就能够获取被测对象表面每个采样点的空间立体坐标，从而得到被测对象的离散采样点集合，即激光点云。α、θ的大小由扫描控制模块控制，反映的是分辨率。因此，扫描仪根据应用目的不同，选择距离S和角分辨率，角值越小，点云越多，模型更精细，纹理更清晰。
2.2地面三维激光扫描技术的特点：
（1）测量速度快、效率高，最高达5000点/秒；
（2）信息量丰富，以大量的点云坐标代表监测体，且带有建筑体表的纹理信息；
（3）测量的准确性高，精度根据仪器型号、距离远近、反射面的反射程度不同而有差异，能满足10mm-0.003mm的精度；
（4）非接触测量，有利于保护被测物体，无需埋点，节省资金和时间，减少了安置反射标志带来的安全隐患；
采用地面三维激光扫描技术能够快速、连续、自动地获取高精度、高密度的三维数据，获得的三维点云具有广泛的应用性。
3. 地面三维激光扫描测量
3.1仪器选择及可行性分析
大桥主桥塔柱距江岸桥台远近不一，根据重庆长江李家沱塔柱顶距桥面有117米，2塔柱距按岸边距离224米，选择了天宝公司的TrimbleFX3D扫描仪，该仪器最大测程为350m，在100m内其点间距为2.5mm，200米内单点精度6.5mm，模型化后一般能够达到2mm的点位精度。在进行扫描测量前对TrimbleFX3D扫描仪的测距精度进行了测试。
由表1可知，在50米内，扫描精度能满足一级变形精度要求，在150米内能满足二级变形精度要求，220米内能满足三级变形精度要求，300米附近只能用于变形量较大的监测对象，能反映出监测体的变化趋势。
3.2站点的选择与外业扫描
科学合理地架设扫描仪机位，对采集高质量的三维数据、提高测量精度、全面反映场景细节有着十分重要的意义。对于斜拉桥来说，最大的变化在桥的纵向上，因此，本次试验选择在李家沱大桥北桥台上设站，对重庆李家沱大桥进行四个不同时期的数据采集。为保持地面三维激光扫描技术数据点云与常规仪器测量记过保持在同一坐标系统中，不再进行坐标套合，获取点云的工艺流程与传统测量方法相似。先架设仪器，输入站点坐标，后视定向，设置扫描参数，通过彩色摄像机实时选择测量区域，开始自动扫描作业、记录、保存。能在几分钟内得到感兴趣的区域详尽准确的三维立体模型。还可以通过设置分辨率来调节扫描点的个数，以控制扫描的时间效率。需要时可进一步添加扫描对象或以更高分辨率叠加扫描细部区域。
3.3数据处理的理论与方法
三维激光扫描的成果数据应用均基于大量点云的后处理。对获得的点云数据，根据需要可以进行长、宽、高、面积、体积等几何数据的量测；也可以进行断面图、投影图、等高线（等值线）图的生成。此外，点云数据可以重构目标的实体模型，生成二维或三维视图，也可进行任意截面切取分析。
原始点云数据包含了大量的粗差、错误和无关信息。这些粗差、错误或无关信息的修正和处理工作，目前主要采用的是利用仪器供应商提供的数据处理软件，人工交互剔除。剔除噪声点是非接触扫描数据处理的一个关键，但在操作时应谨慎从事，以免丢失有用的重要数据信息。
3.4误差的成因及影响
影响地面三维激光雷达采样数据精度的因素较多，主要包括：步进器的测角精度、仪器的测时精度、激光信号的信噪比、激光信号的反射率、回波信号的强度、背景辐射噪声的强度、激光脉冲接受器的灵敏度、仪器与被测点间的距离、仪器与被测目标面所形成的角度等。
这些影响因素直接导致了相应误差的产生。在不考虑信号测量误差的影响下，地面激光雷达的采样数据的精度主要取决于激光光斑的尺寸和光斑的点间距，这是影响其分辨率的主要因素。通常情况下，激光扫描数据的模型精度要显著高于单点的精度，可以考虑通过设立标靶、球形目标的坐标来改正点云的坐标，提高扫描模型的精度。原始点云数据包含了大量的粗差、错误和无关信息。这些粗差的剔除是扫描数据处理的一个关键，目前主要采用的是人工交互操作来实现。
4. 李家沱大桥2号塔柱变形监测数据处理与分析
4.1数据处理
将扫描观测获取的李家沱大桥的点云数据导入TrimbleRealWorksSurvey软件进行人工编辑，并截取大桥塔柱顶端中间部分的数据作为研究对象，剔除粗差。
4.2数据分析
将扫描得到的前后两期点云数据进行对比分析。用一组等间距的横向或纵向的截面截取两个扫描面，得到相同位置处两个扫描面之间点云的位移，即可将其视为两个时期的变形量。根据需求控制截面的间距，可得到密度不同的结果。
将李家沱大桥编辑后的相邻两期离散点云数据叠加在一起，用上述方法进行比对后，得到变形量的统计结果。变形量按照其大小用不同的颜色来表示，由此可以直观的看出变形的分布情况。由变形量的变化范围可知，编辑后的点云仍含有一定的粗差点。将后面三期的点云数据，分别与第一期数据进行比对，得到累计变形量。将变形量的可视化结果局部放大，如图2所示。图中的若干短线即为该位置处两个扫描面间的距离，短线的长度值即为两期观测值间的变形量。
5. 数据统计与分析
李家沱大桥各期扫描离散点之间变形量的统计数据，如表2所示，它是基于离散点云的统计结果，单位为毫米。其中，平均变形量为编辑后两期数据之间所有变形量的平均值。最大变形量为变形量的最大值。此外，变形量小于10mm，10-20mm之间，以及大于20mm的点的个数分别被统计出来。其中包括相邻两期数据的变形量以及每期数据与第1期数据比较得到的累计变形量。
在用地面三维激光扫描系统对李家沱大桥进行扫描的同时，也使用常规测量方法对其进行变形观测，得到各期同一时刻对应的观测数据。将两种方法得到的变形量进行比较，单位为毫米。并将激光扫描测量与传统观测方法得到的变形量进行偏差统计。用三维激光扫描技术与常规观测方法分别对李家沱大桥进行测量，得到相邻两期及各期累计的变形量变化趋势。
由统计结果可以看出：常规观测方法是基于点的测量，得到的变形点的变形量起伏较大；而三维激光扫描方法是基于面的测量，测量出的平均变形量起伏较为平缓，更能反应出目标建筑整体的变形情况。两种方法因变形量表示方式的差异，而有少量的偏差，但结果基本一致，均反映李家沱大桥因受风力和日照等因素的影响处于动载中的情况。
【作者简介】
电影《本杰明·巴顿奇事》海报 自20世纪70年代以来，由于计算机技术的不断发展，数字技术在影视动画中的应用逐渐广泛，并已成为影视动画制作中不可缺少的一部分。美国导演詹姆斯·卡梅隆说道：“视觉娱乐影像制作的艺术和技术正在发生着一场革命，这场革命给我们制作电影和其它视觉媒体节目的方式带来了深刻变化，以至于我们只能用出现了一场数字化文艺复兴运动来描述它。”随着电影数字化程度的发展，在测量和逆向工程领域应用广泛的三维扫描技术逐渐应用到影视动画的制作中，并对影视动画的制作具有较为深远的影响。
一、何为三维扫描技术
三维扫描仪是用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状与外观数据（如颜色、纹理等性质）的科学仪器。搜集到的数据常被用来进行三维重建计算，在虚拟世界中创建实际物体的数字模型。三维扫描仪的用途是创建物体几何表面的点云，用来插补成物体的表面形状，越密集的点云可以创建更精确的模型。若扫描仪能够取得表面颜色，则可进一步在重建的表面上粘贴材质贴图，即所谓的材质印射。
三维扫描仪大体分为接触式三维扫描仪和非接触式三维扫描仪。其中非接触式三维扫描仪又分为光栅三维扫描仪（也称拍照式三维描仪）和激光扫描仪。而光栅三维扫描又有白光扫描或蓝光扫描等，激光扫描仪又有点激光、线激光、面激光的区别。三维扫描在工业设计、地貌测量、数字文物典藏、影视动画、游戏创作素材等领域应用广泛。在影视动画的制作中，非接触式的拍照式三维扫描仪和激光扫描仪在虚拟物体的创建中发挥着重要作用，也是目前应用最广泛的三维扫描技术。
二、三维扫描技术在影视动画中的应用
随着计算机图形图像技术的发展，数字技术越来越广泛地应用于影视、动画、游戏、广告等众多领域，实现了过去无法想象的特技效果，给人们带来了全新的视觉感受，成为高质量数字媒体制作中不可缺少的手段。随着影视动画数字化趋势的发展，高质而逼真的三维虚拟物体是高清画面必不可少的元素。三维模型创建的方法主要有两个，即完全在计算机中虚拟构造和设法获得实物的三维彩色模型。但对于真实的、复杂的物体，例如人物，再好的模型师也无法将真实的人等比完整复制，正所谓“画鬼容易画人难”。于是三维扫描技术在数字影视的仿真模型制作中，显得非常重要，如对真实角色的面部或者身体再现、三维场景的仿真、道具和装饰物等模型的创建等方面。
（一）角色的创建
角色是影视动画作品创作的核心，也是作品的灵魂。在影视动画的角色创建过程中，三维扫描技术主要表现在数字替身和精细模型创建两方面。
对于影视中的替身主要是指代替影片中原演员表演某些特殊和高难度的动作和技能，或原演员所不能胜任的惊险动作的特殊演员。一般选聘具有影片所需要的特殊技能的人员担任，代替某一演员完成规定的动作。随着数字技术的发展，数字替身在影视制作中被广泛应用，并取得了良好的效果。所谓的数字替身就是指用虚拟的方式创建演员的三维模型，并通过虚拟角色的表演来完成真人演员不可能完成的危险或高难度动作，以此获得较好的视觉效果。数字替身的原型一般为真人演员，所以其三维模型的创建是以真人为模板。为了使虚拟角色与真人演员具有高度的相似性，三维扫描技术往往成为导演所青睐的数字技术。无论是何种三维扫描仪都是以真人为扫描对象，以此来获得演员的三维模型和细节特征，之后再通过逆向过程软件进行后期的数据修补和局部细化，进而获得具有高逼真度的三维模型。
三维扫描技术在影视动画中完全虚拟角色的设计和创建过程中，也是身影不断且屡创奇效。在三维角色设计和制作过程中，往往要反复修改来确定角色的外观和细节。在细节设计和制作的过程中，为了获得更好、更逼真的效果，通过特效化妆师和雕塑师合作制作相应的实体模型，对于角色细节的观察和修改更加直观。
·电影理论王建磊：三维扫描技术在影视动画中的应用 格伦·斯坦德林执导的《Truth About Demons》在对角色模型制作的过程中，为了获得逼真而细致的角色模型，特效师奈杰尔和他的团队先用三维扫描仪对小尺寸的恶魔模型进行数字化处理，然后制作出等尺寸的头部和肩部模型。对恶魔头部的扫描数据主要用于细节处理，对缩小模型的扫描则用于全身造型的制作。将角色模型的扫描数据导出为Obj，并导入到Maya软件中进行处理，另外通过扫描获得的精细材质纹理，使逼真虚拟角色的获得成为可能。卡梅隆执导的《阿凡达》在设计和制作纳美人的过程中就制作了等比例的纳美人模型，然后再扫描实体模型生成三维数据，并利用这些数据建立通用的高分辨率的纳美人角色。《纳尼亚传奇3：黎明踏浪号》中羊人等角色，使用方便、高效的手持式三维扫描仪针对模型扫描获得逼真的三维模型。特别是《本杰明·巴顿奇事》中本杰明的模型制作最具代表性。特效化妆师瑞克·巴克和雕刻家卡瑟制作了本杰明不同年龄段的逼真半身头像。这些头像完全是根据真人演员的脸型特征进行制作，甚至连眼睛、牙齿等都非常细致而真实。然后，通过三维扫描技术获得本杰明头部的百万级的细致模型，从而为本杰明随着年龄变化而实现的头部替换而成为可能。另外，由于三维扫描数据简洁、准确，无需过于繁琐的后期数据处理，而大大提高了制作效率。
当然三维扫描技术在影视动画的应用实例举不胜数，我们所熟悉的影片，如《侏罗纪公园》、《玩具总动员》、《泰坦尼克号》、《蝙蝠侠Ⅱ》等，那些令人震撼、叹为观止的特技效果，都有三维扫描技术的参与。无论是《侏罗纪公园》中的恐龙，还是《玩具总动员》中的玩偶形象、《Jungle Book》中的蛇、《Dragon Heart》中的飞龙、《终结者Ⅱ》中的Linda Hamilton等，无不是三维扫描技术神奇效果的展现。
Abstract： In recent years， with the continuous development of 3D laser scanning technology， on-board laser scanning technology has been more and more widely used. This paper introduces the working principle of on-board 3D laser scanning system， puts forward the matters needing attention in data collection system. The accuracy of the on-board measurement system is verified through experiment. Finally， the author's opinion on on-board mobile mapping technology.
关键词： 三维激光扫描;车载移动测量;点云;精度
Key words： 3D laser scanning;on-board mobile measurement;point cloud;precision
中图分类号：P204 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）01-0121-02
0 引言
信息的获取、处理及应用是地球空间信息技术研究的三大主题，如何快速、准确、有效地获取空间三维信息，是许多学者深入研究的课题[2]。从简单的向实时信息提供测量数据和影像数据，该应用已扩展到许多领域中。如何解决信息获取的实时性与准确性已成为空间信息技术发展的瓶颈[3]。近来迅速发展起来的一项新技术即三维激光扫描测量技术，也为具有地理坐标的空间数据获得提供了一种重要的技术手段。这项新技术打破了传统单点测量方法，具有快速、非接触、穿透、实时、动态、主动、高密度、高精度、数字化、自动化等特点[1]。
三维激光扫描技术能够完整并高分辨率高精度的快速获取扫描目标的真实三维数据，通过点云的方式表达出来，采集的点云数据除了具有几何位置外，有的点云还含有颜色信息和反射强度信息，使得获取的点云数据经过一系列后处理工作可以真实的呈现扫描物真实状态，因此，三维激光扫描技术这项新技术又被称作实景复制技术[4]。按照载体平台的不同，能够把三维激光扫描技术分为船载、车载、机载、地面、背包以和手持型。
目前，水文部在重庆已成功地进行了全国水文演练应急监测，三维激光测绘为应急演练的外业科目之一，而且还提供了技术支持科学处置堰塞湖。
本文具体介绍车载型三维激光扫描系统的工作原理，外业采集和内业处理的操作流程，最后通过实验数据分析了车载三维激光扫描系统的精度问题。
1 车载三维激光扫描系统的工作原理
本文采用的是广州中海达卫星导航技术股份有限公司开发的车辆三维激光扫描系统。该系统集成安置了HS450高精度三维激光扫描仪、高分辨率相机、差分全球定位系统（GPS）和惯性导航系统（IMU）等多种传感器。车载计算机系统控制所有的传感器的运行，由同步控制系统触发脉冲来实现数据的同步采集[5]。外业采集过程中，车辆是在一个相对恒定的速度行驶，三维激光扫描仪和全景摄像头开始在一定的采样频率扫描和拍照。目标物的点云数据和反射强度都是三维激光扫描仪获得的原始数据。原始点云数据的坐标系是三维激光扫描仪下的坐标系，要想把点云数据应用到具体的工程中，还需要将三维激光扫描仪下的坐标系转换到大地坐标系下或地理坐标系下。全景相机采集的单个相片经过拼接处理获得具有RGB信息的全景影像，将点云与全景影像匹配获得彩色点云图，增强判读点云的视觉感和效果。与此同时，GPS采集并记录车载移动测量系统的位置数据，IMU采集并记录各传感器的姿态角数据。因此，该系统的工作原理可理解为三维激光扫描仪、GPS、IMU和全景相机获得的原始数据进行时间同步和地理坐标系统一的快速移动测量系统。
其中，三维激光扫描仪在移动的过程中，采用脉冲式测距方式，由发射器发射激光到达目标物表面，再由接收器接手目标物表面反射回来的激光束，可得到三维激光扫描仪到目标物表面的距离信息，其工作原理如图1所示。
2 车载多传感器集成系统作业流程
该系统获取的数据按照下面的流程进行：准备工作、外业采集、内业数据处理。各流程需要注意的问题如下：
2.1 准备工作
在保证测量基站GPS正常工作的前提下，对定位定姿系统（GPS/IMU）进行对准并标定各传感器合适的参数。如果在已经控制点的情况下，采集到的数据为绝对坐标，若没有已经控制点，得到的数据均为相对坐标。确保各传感器正常运行。
2.2 外业采集
正式作业前，采取试采集操作，是为了检查仪器运行是否正常，扫描仪是否在正确采集点云数据，全景相机拍照时是否有缺失照片，卫星信号是否良好。在没有问题的情况下，作业前后都需要进行静止测量。
2.3 内业数据处理
由多个相机获得的像片进行全景拼接，优化因为拼接问题造成的树干、天线、电线杆与实际不符的情况。道路两侧的目标地物信息，会被花草、行人、车辆等遮挡住所需的目标地物信息，这些冗余数据需要去除后，才能得到真正需要的点云数据。
3 实验及分析
3.1 精度验证实验
本次实验区域为武大园区内，图2所示为武大园区内的点云数据，图3所示为武大园区内的线化图，线化图获得的手段是基于三维点云快速测图采集，并与AutoCAD联合测图获得的。因此，线化图是点云应用的二次产物，两者的精度也有一定的相关性。由车载三维激光扫描仪采集得到的点云与传统测绘技术得到的地物点的数据进行对比，验证车载三维激光扫描系统的点云精度问题。
采用车载三维激光扫描系统采集的建设场地称为标定场，由RTK技术采集的场地成为验证场，在该区域内，寻找合适的建设场地进行试验，必须满足以下要求：①标定场与验证场应具有良好的GPS信号;②优先选择宽阔道路，并且路况较好，路面平整度高，行人车辆较少，方便车载三维激光扫描系统的外业采集;③道路两边具有固定的特征显著的地物，如道路标识线，满足特征地物分布均匀的要求，方便车载三维激光扫描系统快速识别采集到这些特征;④建设场地的长度应不短于100米，不超过500米的距离为最合适的采集路线长度。
在测量验证场时，采用单点测量方法，用PTK测量出验证场征点的绝对坐标。特征点的选择应满足以下要求：①特征点容易测量得到，可以使用RTK或全站仪测量出它的绝对坐标;②特征点没有遮挡物，方便车载三维激光扫描系统的采集识别;③特征点在点云中容易被识别。本实验选取的特征点为道路边上的某点，如图4所示。测量出该点的绝对坐标。在点云图中，找到该同名点的位置，在点云中提取出该标记点的坐标，如图5所示。
3.2 精度数据分析
本实验采集了6个同名点的坐标信息数据，RTK与点云精度对比如表1所示，所得数据的单位都是米。
由点云与RTK精度对比的数据中可得：点云精度与RTK精度的绝对误差小于10cm。因为线化图是由点云数据衍生出的产物，6个同名点在线化图和点云图上的坐标信息完全一致，可见点云数据衍生出的其他成果的精度的可靠性，也再次验证了车载三维激光扫描系统作为一项测绘新技术。
4 结束语
车载移动测量系统可以弥补传统外业测量的耗时耗力，还能够获得单点测量以外的空间信息。尽管车载三维激光扫描系统的诸多优势，但仍有一些问题存在，主要有定位定姿的平衡问题对点云精度的影响;点云数据仍有部分缺少色彩信息;车载移动测量系统采集道路两旁地物信息，因此立面体的顶部和背对街面的点云数据仍有缺失问题;点云数据量大，给内业数据处理增加了一定难度，自动化的后处理模式也将会是车载移动测量系统应用的一大趋势。
参考文献：
[1]胡雨佳.车载激光扫描技术研究与应用现状[J].乡镇企业科技，2014（9）：301-302.
[2]汪肇勇.三维激光扫描测量技术探究及应用[J].科学与财富，2014（12）：457-458.
[3]刘春，杨伟.三维激光扫描对构筑物的采集和空间建模 [J].工程勘察，2006（4）：49-53.
关键词：异形幕墙；三维激光扫描；施工工艺
三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，是测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命。它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势.三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。
三维激光扫描技术是上世纪九十年代中期开始出现的一项高新技术，是继GPS空间定位系统之后又一项测绘技术新突破。它通过高速激光扫描测量的方法，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据。可以快速、大量的采集空间点位信息，为快速建立物体的三维影像模型提供了一种全新的技术手段。由于其具有快速性，不接触性，穿透性，实时、动态、主动性，高密度、高精度，数字化、自动化等特性，其应用推广很有可能会像GPS一样引起测量技术的又一次革命。本文以2014青岛世界园艺博览会植物馆工程为例，阐述了异形幕墙三维激光扫描下料技术主要施工工艺，并提出了切实可行的质量控制措施，在施工中进行了应用。
1、工程概况
2014青岛世界园艺博览会植物馆工程位于青岛市李沧区天水路以北，百果山森林公园内，占地面积2.44公顷，工程总造价约2.93亿。
本工程总建筑面积22749m2，其中地上13522，地下9227，是全亚洲最大的钢结构植物馆之一。
建筑结构类型及层数：地上一层为钢结构，地下一层为混凝土结构；其中A馆为暖温带植物展区，B馆为竹艺展区，C馆为温带植物展区，D馆为海洋展区，是世界上唯一一座把海洋展区建在山区的建筑物。
植物馆围护构造为幕墙，总计板数约12000块，均为三角形。
幕墙表面积约 32000 平 方米，共分 为 A、B、C、D 四个场馆，每个场馆划分为一个独立区域.
2 施工方法
2.1 数据获取
2.1.1现场踏勘
对扫描目标物进行现场堪踏，确定扫描路线，扫描的测站数，测站位置，标靶数，标靶位置。青岛世园会会馆分为A、B、C、D四个馆，由于规模较大，形状复杂，并且四馆之间的空间狭窄，根据设计图纸及现场踏勘结果共设扫描11站：东面4站，南面2站，西面4站，北面1站，标靶贴于建筑物的墙上，并保证相邻站之间的扫描范围内有3-5个公共标靶。
2.1.2控制点布设
布设主要包括控制点的设计，首先我们对所要扫描的建筑物进行现场踏勘，根据建筑物的形状、大小、所处的位置以及本次方案的需要，确定对青岛世园会会馆的控制测量设置10个控制点。
2.1.3控制点及标靶坐标测量
此次控制网的布设采用独立的场地城市坐标系，北方向为零方向。具体步骤是：使用全站仪进行控制点和标靶的平面坐标测量，高程根据三角高程原理用全站仪施测。并对所测数据进行检核，计算得到控制点和标靶的三维坐标。
2.1.4建筑物扫描
在测站上架设三维激光扫描仪，对中整平好扫描仪之后，将扫描仪和笔记本通过COM口进行连接，打开扫描仪电源，扫描仪随后进行自检，自检结束后各项准备工作也就结束了。然后打开天宝扫描仪的配套软件Realworks Survey，建立数据库，设置好IP之后，将笔记本和扫描仪连接建立通讯，设置采样间隔、距离等参数，通过自检后的零方向在软件操作区框选出所要扫描区域的大概位置，减少噪音的干扰和扫描时间，然后通过电脑自动获得目标物和标靶的采样点点云图。
2.2数据预处理
对点云数据的预处理，一般情况下是对原始数据进行加工，检查点云数据的一致性和数据的完整性，平滑掉点云数据中的噪声数据，填补齐缺失的部分点云，清除其中的杂质点云数据。
2.2.1去除噪声
噪声点主要是指外界环境中像移动中的车辆、路上行人及树木等对被扫描目标的遮掩或阻挡；还有被测目标表面质量本身反射特性的不均匀导致我们最终获取的扫描点云数据中包含不稳定点或错误点的情况。我们对于比较明显的噪声点（如散乱点和异常点）的判别一般常采用肉眼判定然后直接删除。另外还可以根据物体的高度与其中一个参照的高度值进行比较，把那些超过这个高度的数据当做其他类型的数据进行删除，这种方法的原因对于激光扫描仪来说它的高度是一个已知且不变的高度，对于激光扫描仪姿态参数是已知确定的，这时我们就可以由已知信息确定姿态参数对原始数据进行坐标计算，从而得到这个高度值。
2.2.2坐标纠正
坐标纠正也叫点云拼接，有两种方法，即采用标靶纠正和采用点云纠正。前一种适用的条件是相邻两个测站之间至少有3 个公共标靶点，利用公共标靶作为约束条件进行拼接。后一种方式是两测站之间公共标靶数少于3 个或无标靶，采用同名点进行拼接，这种方式误差较大。要将点云数据转为测量坐标系坐标，还需导入3 个以上标靶的测量坐标，把仪器坐标系下的标靶坐标纠正成测量坐标，这样所有的点云数据转换为测量坐标系坐标即场地城市坐标系坐标。本次方案对精度要求较高，采用标靶纠正的方法进行纠正。
2.2.3点云滤波
噪声点的产生有多方面的原因，主要的可以分为三类：第一类是由于扫描系统本身的因素引起的误差，如三维激光扫描仪的扫描分辨率、仪器受到震动及测距精度等；第二类是由于被测景观表面粗糙度、波纹、表面材质等因素产生的误差；第三类是指在扫描的过程中因为一些偶然的因素被扫描进去成为点云数据的一部分，如建筑物前的车辆、路过的行人、树木等，这类物体产生的数据就是错误的数据，应该过滤掉或者删除。
点云滤波就是将通过去噪后还隐含于点云数据中的噪声进行的平滑处理，降低或者消除噪声对后续建模质量的影响。我们可以根据噪声产生的不同原因，采取去相应的应对方法去解决这个问题，这样就可以有效的消除噪声。如第一种噪声，是由于它属于一种系统固有的噪声，要过滤此类噪声可以使用对扫描参数进行调整或进行平滑处理或滤波处理等方法；第二类噪声，则需要调整扫描仪和扫描景观之间的距离和增强被扫描景观的反射率来解决；第三类噪声一般用人工交互的办法解决，比如设置设置合适的阈值或者手动删除。
2.2.4三维模型建立
采用三维激光扫描仪扫描目标物，其中最终产品之一是建立目标物的三维模型，并可在模型上提取断面图，进行量测，网上等一系列操作，本方案三维模型在三维激光扫描仪配套软件Realworks Survey下构建。
2.3数据抽取
三维激光点云数据量大导致后期处理困难，根据建模精度要求，对点云数据进行
重采样。在进行重采样处理过程中，数据将因平均而降低。本次拟采用2*2对原始数据进行抽稀，将大大减小数据冗余度，且保证了数据的完整性，并且能够满足建模数据量的要求。
2.4数据导出
将点云数据导出，直接输出到CAD中进行建模。
2.5玻璃加工
统计好数据报玻璃加工厂，加工。
3 小结
本文通过工程实例，介绍了异形幕墙三维激光扫描下料技术施工工艺。通过各项控制措施在双山村安置房工程中的实际应用，提高了异形幕墙玻璃加工精度，也确保了结构的结构性能和观感质量，取得了较好的经济和社会效益。GBF蜂巢芯密肋楼盖技术属于新技术应用，方方面面还需要进行改进，我们要不断总结完善管理体制，提高自身的管理及技术水平，采取有针对性的技术措施，力争将工程做到更加完美。
参考文献：
