2 激光遥感技术的应用现状 

　　

 

　　

2.1 三维激光影像扫描技术原理 

　　本文所提的激光遥感技术特指三维激光影像扫描技术，三维激光影像扫描技术又称

“实

景复制技术

”，它利用三维地面激光扫描仪可以深入到任何复杂的现场环境中进行扫描操作，

并直接将各种实体的三维数据完整地采集到电脑中，进而快速重构出目标的三维模型及线、
面、体、空间等各种制图数据

, 同时, 它所采集的三维激光点云数据还可进行各种后处理工作

(如: 测绘、计量、分析、仿真、模拟、展示、监测、虚拟现实等) [2]。所有采集的三维点云数据及
三维建模数据都可以通过标准接口格式转换给各种工程软件直接使用。

 

　　

 

　　在三维激光影像扫描仪所获数据组成的立体模型上可以非常精确地量测出建筑物及物
体的尺寸，完全可以代替传统的测量方式。三维激光影像扫描仪的单点精度，一般可以达到
毫米级，这对于古代建筑物的几十米体量来说，精度已经够用，并且它建模以后的量测精
度不比传统测量方法差

[2]。三维激光扫描最大的意义在于效率高，激光扫描内外业所需时

间往往只有传统方法测量的

1/20。另外传统方法只测到了物体部分点的数据，而激光扫描则

测量到了物体的全部细节。

 

　　

2.2 激光遥感应用现状 

　　激光遥感应用范围非常广泛，主要包括对地形、建筑物以及其他对象进行高精度测量。

 

　　

2.2.1 带状地形测图数据采集 

　　地面三维激光影像扫描仪可进行野外局部带状地形区域分段扫描。在具有一定重复扫描
区域内，进行三维影像拼接和合并生成带状影像图。通过少量的测量控制点转换到国家或城
市坐标系中，用地形和地物的三维点云数据建立模型，生成带状地形图。对于铁路、公路、大
江大渠两岸的局部不规则带状地形图测量，较常规测量速度快、精度高

[3]。 

　　

2.2.2 建立高精度的数字地面模型和城市模型 

　　三维激光扫描影像数据作为

GIS 系统和数据库更新的重要来源。采集的三维点云数据

经过拼接和合并后，进行数据预处理剔除粗差数据，运用数据滤波和分类算法获得地面高
程数据以及地物数据。地面高程数据用于建立高精度的数字地面模型，地物数据经提取和目
标识别处理可实现城市三维模型的建立。

 

　　

2.2.3 古文物建筑物测量及逆向工程应用 

　　地面三维激光影像扫描技术可为三维数字化设计、三维测量及逆向工程、快速模具制造
等相关技术方面提供服务。能够快速高精度地完成复杂的古建筑结构测量，大型景观

(如建

造大佛景观

)三维数字设计与模板制作。 

　

1999 年，来自斯坦福大学和华盛顿大学的一个 30 人小组使用三维激光扫描系统对意大

利佛罗伦萨的米开朗基罗的大卫雕像进行了测量，近距离目标点的测量精度达到了亚毫米
级

[4]。举世闻名的中国山西大同云冈石窟，时下正由文物管理专家展开三维激光测绘，并

绘制精确的

“三维立面图”，以便对五万余尊千年古佛像进行保护和修复。正在进行的北京故

宫修复工作中运用了多项现代测绘技术，其中包括激光扫描，它具有快速、精确、多方位的
特点，为古建筑测绘探索新的途径。

 

　　

2.2.4 其它方面的应用 

　　此外，地面三维激光影像扫描仪可应用于复杂工业设备的测量与建模、房屋建模与房产
图测量、工程建筑物变形监测、灾害三维实时监测、事故灾害评估、矿山及隧道测量和大型水
利工程安全监测与研究等方面

[3]。