1、18.1 概述概述18.2 三維激光掃描系統(tǒng)的組成與任務(wù)過程三維激光掃描系統(tǒng)的組成與任務(wù)過程18.3 激光掃描與處置軟件激光掃描與處置軟件18.4 坐標(biāo)系與坐標(biāo)配準(zhǔn)坐標(biāo)系與坐標(biāo)配準(zhǔn)18.5 3D激光掃描與近景攝影丈量的比較激光掃描與近景攝影丈量的比較18.6 運(yùn)用運(yùn)用18.1 概述概述 三維激光掃描系統(tǒng)三維激光掃描系統(tǒng)3DLSS，也稱為三維激光成圖系統(tǒng)，主要由，也稱為三維激光成圖系統(tǒng)，主要由三維激光掃描儀和系統(tǒng)軟件組成，其任務(wù)目的就是快速、方便、準(zhǔn)確地三維激光掃描儀和系統(tǒng)軟件組成，其任務(wù)目的就是快速、方便、準(zhǔn)確地獲取近間隔靜態(tài)物體的空間三維模型，以便對(duì)模型進(jìn)展進(jìn)一步的分析和獲取近間隔靜態(tài)物體的

2、空間三維模型，以便對(duì)模型進(jìn)展進(jìn)一步的分析和數(shù)據(jù)處置。其運(yùn)用范圍與近景攝影丈量大致一樣，但激光掃描系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)處置。其運(yùn)用范圍與近景攝影丈量大致一樣，但激光掃描系統(tǒng)具有精度高、丈量方式更加靈敏、方便的特點(diǎn)，精度高、丈量方式更加靈敏、方便的特點(diǎn)， 因此，三維激光掃描可廣泛運(yùn)用于如下的一些方面：因此，三維激光掃描可廣泛運(yùn)用于如下的一些方面：1建筑物、建筑物、構(gòu)筑物的三維建模，如房屋、亭臺(tái)、廟宇、塔、城堡、教堂、橋梁、高構(gòu)筑物的三維建模，如房屋、亭臺(tái)、廟宇、塔、城堡、教堂、橋梁、高架橋、立交橋、道路、海上石油平臺(tái)、煉油廠管道等；架橋、立交橋、道路、海上石油平臺(tái)、煉油廠管道等；2小范圍的數(shù)小范圍的數(shù)字地

3、面模型或高程模型，如高爾夫球場(chǎng)、摩托車妨礙賽賽車場(chǎng)、巖壁等；字地面模型或高程模型，如高爾夫球場(chǎng)、摩托車妨礙賽賽車場(chǎng)、巖壁等；3獨(dú)立物體的三維模型，如飛機(jī)、輪船、汽車、塑像等。獨(dú)立物體的三維模型，如飛機(jī)、輪船、汽車、塑像等。4自然自然地貌的三維模型，如巖洞等。地貌的三維模型，如巖洞等。18.2 三維激光掃描系統(tǒng)的組成與任務(wù)過程三維激光掃描系統(tǒng)的組成與任務(wù)過程1、系統(tǒng)組成、系統(tǒng)組成一個(gè)典型的完好系統(tǒng)包一個(gè)典型的完好系統(tǒng)包括：括： 掃描主機(jī)掃描頭掃描主機(jī)掃描頭 三角基座三角基座 三腳架三腳架 通訊電纜和電源電纜通訊電纜和電源電纜 電池電池 筆記本電腦處置軟件筆記本電腦處置軟件 儀器箱儀器箱2、掃描主

4、機(jī)的部件稱號(hào)以、掃描主機(jī)的部件稱號(hào)以LeicaHDS300為例為例3、任務(wù)過程、任務(wù)過程3、內(nèi)業(yè)處置、內(nèi)業(yè)處置 4、后續(xù)處置、后續(xù)處置 1、預(yù)備任務(wù)、預(yù)備任務(wù)2.外業(yè)掃描外業(yè)掃描18.3 激光掃描和處置軟件激光掃描和處置軟件 1、概述、概述 三維激光掃描儀的任務(wù)過程，實(shí)踐上就是一個(gè)不斷反復(fù)三維激光掃描儀的任務(wù)過程，實(shí)踐上就是一個(gè)不斷反復(fù)的數(shù)據(jù)采集和處置過程，它經(jīng)過具有一定分辨率的空間點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集和處置過程，它經(jīng)過具有一定分辨率的空間點(diǎn)坐標(biāo)坐標(biāo)x，y，z，其坐標(biāo)系是一個(gè)與掃描儀設(shè)置位置和掃描儀，其坐標(biāo)系是一個(gè)與掃描儀設(shè)置位置和掃描儀姿態(tài)有關(guān)的儀器坐標(biāo)系所組成的點(diǎn)云圖來表達(dá)系統(tǒng)對(duì)目的姿態(tài)有關(guān)的儀器

5、坐標(biāo)系所組成的點(diǎn)云圖來表達(dá)系統(tǒng)對(duì)目的物體外表的采樣結(jié)果。物體外表的采樣結(jié)果。 2、激光掃描原理、激光掃描原理 掃描儀的發(fā)射器經(jīng)過激光二極管向物體發(fā)射近紅外波長(zhǎng)掃描儀的發(fā)射器經(jīng)過激光二極管向物體發(fā)射近紅外波長(zhǎng)的激光束，激光經(jīng)過目的物體的漫反射，部分反射信號(hào)被接的激光束，激光經(jīng)過目的物體的漫反射，部分反射信號(hào)被接納器接納。經(jīng)過丈量激光在儀器和目的物體外表的往返時(shí)間，納器接納。經(jīng)過丈量激光在儀器和目的物體外表的往返時(shí)間，計(jì)算儀器和點(diǎn)間的間隔。計(jì)算儀器和點(diǎn)間的間隔。 3、掃描儀的安頓與掃描、掃描儀的安頓與掃描1將三腳架翻開并將將三腳架翻開并將基座結(jié)合好，整平，預(yù)基座結(jié)合好，整平，預(yù)備安放掃描儀。備安放

6、掃描儀。2將掃描儀放置到基座將掃描儀放置到基座上并鎖定。上并鎖定。3翻開掃描頭鎖，以便掃描頭可自在轉(zhuǎn)動(dòng)。翻開掃描頭鎖，以便掃描頭可自在轉(zhuǎn)動(dòng)。4銜接電源電纜在儀器和電池之間銜接電源電纜在儀器和電池之間5銜接通訊電纜在儀器和電腦之間銜接通訊電纜在儀器和電腦之間6翻開電源并啟動(dòng)掃描頭翻開電源并啟動(dòng)掃描頭7掃描頭指示燈指出儀器已掃描頭指示燈指出儀器已預(yù)備好預(yù)備好8移除掃描窗口蓋移除掃描窗口蓋9確定掃描范圍并掃描確定掃描范圍并掃描4、處置軟件、處置軟件-以以Leica Cyclone3.0 為例為例1功能功能l 掃描控制掃描控制l Windows NT l 數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理l 直接掃描直接掃描l 3D

7、建模及設(shè)計(jì)建模及設(shè)計(jì)l 2D 繪圖繪圖l 輸出到輸出到 CAD, 渲染渲染l AutoCAD / MicroStation2特點(diǎn)特點(diǎn)l 客戶端客戶端/效力器構(gòu)造效力器構(gòu)造l 目的數(shù)據(jù)庫目的數(shù)據(jù)庫 l 減少文件復(fù)制減少文件復(fù)制l “面向工程面向工程 界面界面l 快速快速l 大模型閱讀大模型閱讀l 自動(dòng)糾正自動(dòng)糾正l 3D - 2D 投影投影l(fā) 本質(zhì)填充本質(zhì)填充l 用戶自定義的填充材用戶自定義的填充材質(zhì)質(zhì)l 自動(dòng)保管自動(dòng)保管3界面界面18.4 坐標(biāo)系與坐標(biāo)配準(zhǔn)坐標(biāo)系與坐標(biāo)配準(zhǔn) 在恣意一幅點(diǎn)云圖中，掃描點(diǎn)間的相對(duì)位置在恣意一幅點(diǎn)云圖中，掃描點(diǎn)間的相對(duì)位置關(guān)系是正確的，而不同點(diǎn)云圖間點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)關(guān)系

8、是正確的，而不同點(diǎn)云圖間點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系的正確與否，那么取決于它們能否處于同一個(gè)系的正確與否，那么取決于它們能否處于同一個(gè)坐標(biāo)系下。坐標(biāo)系下。 所謂坐標(biāo)配準(zhǔn)，就是在掃描區(qū)域中設(shè)置控制點(diǎn)所謂坐標(biāo)配準(zhǔn)，就是在掃描區(qū)域中設(shè)置控制點(diǎn)或控制標(biāo)靶，從而使得相鄰的掃描點(diǎn)云圖上有三個(gè)或控制標(biāo)靶，從而使得相鄰的掃描點(diǎn)云圖上有三個(gè)以上的同名控制點(diǎn)或控制標(biāo)靶。經(jīng)過控制點(diǎn)的強(qiáng)迫以上的同名控制點(diǎn)或控制標(biāo)靶。經(jīng)過控制點(diǎn)的強(qiáng)迫符合，可以將相鄰的掃描點(diǎn)云圖一致到同一個(gè)坐標(biāo)符合，可以將相鄰的掃描點(diǎn)云圖一致到同一個(gè)坐標(biāo)系下。系下。 坐標(biāo)配準(zhǔn)的根本方法有三種：坐標(biāo)配準(zhǔn)的根本方法有三種：1配對(duì)方式配對(duì)方式2全局方式全局方式3絕對(duì)方式絕對(duì)方式18.5 3D激光掃描與近景攝影丈量的比較激光掃描與近景攝影丈量的比較1、原始數(shù)據(jù)格式不同、原始數(shù)據(jù)格式不同 2、拼合各測(cè)站間數(shù)據(jù)的方式不同、拼合各測(cè)站間數(shù)據(jù)的方式不同 3、丈量精度不同、丈量精度不同 4、對(duì)外界環(huán)境的要求不同、對(duì)外界環(huán)境的要求不同 5、TIN模型建立方式不同模型建立方式不同 6、對(duì)實(shí)物材質(zhì)的獲取方式不同、對(duì)實(shí)物材質(zhì)的獲取方式不同 18.6 運(yùn)用運(yùn)用例例1：清華二校