摘要：分析研究激光扫描测量技术的原理，将激光扫描测量系统应用于测绘工程，可以有效提升工程的监测技术水平。科学技术在快速的向前发展，激光扫描测量系统也得到了极大地变化，测量技术和传统的测量方法相比，激光扫描测量技术具有比较好的实时性和测量精度。
关键词：激光扫描；测量系统；应用研究；建模应用
引言
激光扫描技术所得到的数据精度比较高，可以提高整体工作数据采集的效率，已经成为现代获取空间信息的最佳技术手段。随着计算机技术的不断提高，激光扫描技术越来越完善，地面三维激光扫描仪可以对建筑物的点云数据进行三维重建，被广泛的应用于数字城市建设和古建筑文物保护。
一、激光扫描测量的原理
激光扫描测量在获取被测物体的表面形态时，主要是通过激光扫描器和距离传感器。时间计数器、激光发射器、接收器是激光扫描器的主要组成部分。激光脉冲发射器通过激光二极管可以发射激光脉冲，整个操作是具有周期性的，接收透镜会对目标的表面进行接收，经过系统性的反应之后会产生接收信号，并将这种接收信号向反射信号传递。为了有效对系统当中的发射与接收时间差进行计数，在整个过程当中需要应用稳定的石英时钟。系统当中所测量出来的时间差，还需要通过微电脑对整体的资料进行审核，经过一些细微环节的处理之后，才可以确保角度资料、输出距离、存储时间的精准度，保障整体资料和距离传感器所获取的数据进行匹配，最后还要通过系统软件对数据进行更加深层次的处理，进而可以获取目标表面的三维坐标数据，建立更加全面的立体模型。在实际整体测量的过程当中，需要在一个固定的平台上设置激光测量系统，确定外方位元素的角度参数，将所有数据在激光测量系统当中进行一次性测定，对整个测量过程和计算过程进行简化。
二、激光扫描系统
激光扫描测量技术现在已经成为空间信息数据获取的重要途径。激光扫描测量技术集多种高新技术于一体，是现代科学技术发展的重要产物。激光扫描测量系统发展的方向之一即为地面三维激光扫描测量。
1.激光扫描系统及基本工作原理
机载三维激光扫描系统简称LIDAR。该系统集激光、全球定位系统和惯性导航系统等多种现代化高端技术于一体，是目前最为先进的对地观测系统。地面激光扫描测量系统可以分成两种不同类型，根据扫描时候仪器的是否固定进行划分。一种是固定式扫描的地面激光扫描系统，即扫描仪被固定在某个地面上进行扫描测量，另一种是可移动式扫描的地面激光扫描系统，即可以在地面上进行移动扫描测量。手持型三维激光扫描系统：是分析和报告几何尺寸与公差的一种完美检测设备。适用于任何环境，它可助你扫描任何尺寸的物体，生成检测和比色分析报告以及进行非接触式检测、首件检测、部件一CAD对比检测等方面。
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激光扫描测量系统根据测量方式的不同，可以大致分为脉冲相位式、脉冲式、三角测距式、相位式。脉冲式：许多三维激光扫描测量仪都是根据脉冲式进行整体测距的，所能够测量的范围比较广泛，缺点就是对目标物体进行单点定位精度不高，但是在整体测量的过程当中，会降低外界环境和光线对于测量数据的影响，如果是进行室外测量工作可以采取脉冲式。相位式：所能够扫描的范围比较狭窄，但是经过系统性的测量之后，所获得的目标信息精度比较高，整体扫描的频率也非常快，存在的缺点就是，在测量的过程当中，会受到外界环境比较大的影响，如果是在光照强度比较高的条件下工作，不宜采用相位式进行扫描测量。三角测距式：整体测量的距离有限制，相较于相位式扫描更加的狭小，比较适合在室内进行扫描测量工作，并且整个系统的扫描精确度比较高，工作效率也比较高。缺点就是在工作的过程当中对光照条件要求比较高，容易受到外界环境的干扰，最好是应用于物体的逆向建模工作当中。
2.激光扫描技术的数据特点及应用
激光扫描技术可以获得点云数据结构，在短时间内获取大量采样点的空间坐标信息，对坐标信息进行汇总则称之为点云。扫描仪会根据自己的工作程序进行扫描，最终可以得到按照线方式排列的点云数据，经过激光扫描之后所得到的点云数据，其中会包括大量的三维坐标，所获取的信息比较全面，可以对测定物体的表面空间信息进行大量的掌握。利用激光扫描技术所获取的点云数据是非常庞大的，在扫描的过程当中，可以通过设置仪器来获取具体的采样间距，以便于后期可以更好的进行建模工作。数据信息含有被扫描物体的光学特征：利用三维激光扫描仪获取的点云数据，信息里面包含物体表面反射回来的强度信息。
三维激光扫描测量由于扫描范围大，点云密度大，能够更加真实的反应古建筑物及文物的细节部分，而且扫描之后的数据直观，更容易存档和进行后续的特征线、断面等的提取工作。一旦建筑物或者文物遭到损坏，可以由扫描的数据提供准确的修复信息。可以快速掌握城市当中各类建筑物的特点，以及整个城市的建筑物具体分布，可以利用三维激光扫描测量技术，有利于对城市进行旅游向导信息的建立，建立更加完善的虚拟城市和地面模型。传统的GPS+全站仪进行矿山测量的方式，效率比较低，耗时耗力，现在利用三维激光扫描仪可以快速高效准确的扫描数据信息，生成较好的数字高程模型。
三、结束语
利用激光扫描测量技术，可以对复杂建筑物表面进行重构和建模。通过不断的研究和实践，使得激光扫描技术广泛地应用于复杂建筑物的建模当中，有利于测绘工程稳定可持续的发展。在激光扫描技术探索的过程当中，通过不断的深入研究，有利于激光扫描测量技术的发展。科学技术在快速的向前发展，激光扫描技术越来越完善，通过系统软件对数据进行更加深层次的处理，可以获取目标表面的三维坐标数据，建立更加全面的立体模型。激光扫描测量技术是迅速发展起来的一项高新技术，西方发达国家已将这一先进技术用于对地观测系统和快速获取特定目标的立体模型中。
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论文作者:王俊
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/29
标签：激光论文; 测量论文; 系统论文; 数据论文; 技术论文; 信息论文; 脉冲论文; 《防护工程》2018年第35期论文;