【正文】 型具有更好的幾何完整準(zhǔn)確性、更強(qiáng)的真實(shí)感，使計(jì)算機(jī)視覺(jué)更加客觀真實(shí)，因此，基于三維激光掃描技術(shù)的三維模型重建有很好的發(fā)展前景。采集空間點(diǎn)位信息，快速建立物體的三維影像模型的一種技術(shù)手段。比如在古建筑物的修復(fù)和保存方面，可以通過(guò)無(wú)接觸來(lái)采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)并建立文物的表面模型，所以在文物遭到破壞后能及時(shí)而準(zhǔn)確的提供修復(fù)數(shù)據(jù)。利用激光掃描儀得到的掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行三維地面實(shí)物模型重建首先對(duì)激光掃描儀掃描的數(shù)據(jù)提前處理一下，然后再對(duì)激光掃描儀獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)，統(tǒng)一在同一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)條件之下，之后還要進(jìn)行網(wǎng)格化等來(lái)建立三維模型。 研究意義三維激光掃描儀作為一項(xiàng)新的數(shù)據(jù)獲取手段，還可以深入到任何復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及空間中進(jìn)行掃描操作，并直接將各種大型的、復(fù)雜的、不規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)等實(shí)體或?qū)嵕暗娜S數(shù)據(jù)完整的采集到電腦中，進(jìn)而快速重構(gòu)出目標(biāo)的三維模型及線、面、體、空間等各種制圖數(shù)據(jù) [3]。基于三維掃描儀獲取的三維掃描數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的三維地面實(shí)物模型重建技術(shù)普遍適用性差、推廣率低的缺點(diǎn)造成了該項(xiàng)技術(shù)的緩慢發(fā)展，如何應(yīng)用點(diǎn)云數(shù)據(jù)建立實(shí)體表面模型，評(píng)價(jià)重建后的模型的精度，如何使三維激光掃描系統(tǒng)校正體系更加完善完善等問(wèn)題都是目前地面三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用中亟待解決的 [4]。最后真正實(shí)現(xiàn)最終數(shù)據(jù)的精確表達(dá)，盡可能地滿足不同層次用戶和精度的工作需要。 （3） 簡(jiǎn)單介紹說(shuō)明利用弟買按三維激光掃描技術(shù)來(lái)進(jìn)行地面三維實(shí)物模型重建的基本流程并對(duì)每個(gè)步驟進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述。三維激光掃描儀作為一種新的空間數(shù)據(jù)采集手段，因?yàn)榭梢钥焖佾@取大量三維空間信息，所以將具有廣闊的發(fā)展空間，它將會(huì)成為一種普遍在測(cè)繪領(lǐng)域應(yīng)用的新技術(shù)手段 [5]。我們應(yīng)該根據(jù)我們的目的對(duì)三維激光掃描儀進(jìn)行合理的選擇，下面我將要簡(jiǎn)單地介紹一下各種類型激光掃描儀。按掃描儀的成像方式分類，有攝影掃描式掃描儀、全景掃描式掃描儀、混合型掃描式掃描。 三維激光掃描系統(tǒng)主要由三維激光掃描儀、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)組成，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要作用是將圖像采集卡送出的視頻信號(hào)進(jìn)行精密測(cè)量、高速存貯，并且主處理機(jī)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候取回?cái)?shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理，形成三維數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行后續(xù)的模型重建等應(yīng)用。在儀器內(nèi)，通過(guò)兩個(gè)同步反射鏡快速而有序的旋轉(zhuǎn)，將激光脈沖發(fā)射體發(fā)出的窄束激光脈沖一次掃過(guò)被測(cè)區(qū)域，測(cè)量每個(gè)激光脈沖從發(fā)出經(jīng)被測(cè)物表面再返回儀器所經(jīng)過(guò)的時(shí)間（或相位差）來(lái)計(jì)算距離，同時(shí)掃描控制模塊控制和測(cè)量每個(gè)脈沖激光的角度，最后計(jì)算出激光點(diǎn)在被測(cè)物體上的三維坐標(biāo)。設(shè)測(cè)的的觀測(cè)距離為S，精密時(shí)鐘控制編碼器同步測(cè)量每個(gè)激光脈沖水平方向掃描角度觀測(cè)值α垂直方向掃描角度觀測(cè)θ。即不需要安置反射棱鏡也不需要接觸目標(biāo)物，可以直接獲取目標(biāo)物表面點(diǎn)的三維的高分辨率的數(shù)據(jù)而且目標(biāo)物的表面也不用進(jìn)行任何處理，而且所采集到的數(shù)據(jù)完全真實(shí)可靠，突破了傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)在環(huán)境惡劣、目標(biāo)危險(xiǎn)、人員無(wú)法到達(dá)而不能測(cè)量的缺陷，因此，在簡(jiǎn)化了測(cè)量工作的同時(shí)也保證了測(cè)量人員的安全，避免了他們?cè)趶?fù)雜危險(xiǎn)的環(huán)境下作業(yè) [10]，在解決目標(biāo)危險(xiǎn)或人員無(wú)法到達(dá)的情況下，具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。地面三維激光掃描系統(tǒng)通過(guò)探測(cè)自身發(fā)射的激光脈沖回射信號(hào)來(lái)描述目標(biāo)信息，使得該測(cè)量不受時(shí)間和空間的限制，系統(tǒng)發(fā)射的激光束是準(zhǔn)平行光，避免了常規(guī)光學(xué)照相測(cè)量中固有的光學(xué)變形誤差，這使實(shí)體實(shí)景的結(jié)構(gòu)屬性和空間形態(tài)的描述更加準(zhǔn)確和完整，同時(shí)，采集的三維數(shù)據(jù)更加具有準(zhǔn)確實(shí)效性 [11]。數(shù)字自動(dòng)化是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的不可避免的趨勢(shì)，滿足了現(xiàn)代測(cè)量的需求 [12]。得到的數(shù)據(jù)能夠與其他軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)共享及交換，可以和GPS、外接數(shù)碼相機(jī)配合使用，更好的拓寬了它的應(yīng)用范圍，使用外置數(shù)碼相機(jī)的，增強(qiáng)了彩色信息的采集，更加全面的獲取掃描得到的目標(biāo)信息。激光技術(shù)的引入，使測(cè)繪領(lǐng)域進(jìn)入了繼GPS之后的一個(gè)新的發(fā)展階段。雖然國(guó)內(nèi)起步相對(duì)來(lái)說(shuō)不算很早，但是在基于激光掃描技術(shù)的三維模型重建這項(xiàng)技術(shù)方面的發(fā)展還是不錯(cuò)的，許多學(xué)者在這方面也做了不少研究工作。通過(guò)傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器通過(guò)測(cè)量?jī)x器獲得的離散點(diǎn)坐標(biāo)來(lái)建立地面實(shí)物的三維模型是難以實(shí)現(xiàn)的，但是三維激光掃描技術(shù)可以使地面實(shí)物實(shí)現(xiàn)從二維到三維的轉(zhuǎn)化，三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域非常廣泛。相信將來(lái)基于三維激光掃描技術(shù)的三維模型重建技術(shù)會(huì)更加簡(jiǎn)單普遍，廣泛應(yīng)用與各項(xiàng)工程建設(shè)。我們還可以將定期掃描的前后兩次的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，對(duì)比分析這兩次數(shù)據(jù)的差別，預(yù)測(cè)監(jiān)測(cè)體的變形趨勢(shì)和量級(jí)。 在其他方面的應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用很廣泛，除了上述應(yīng)用外，在現(xiàn)在正在進(jìn)行的地籍測(cè)量中，利用三維激光掃描儀形成三維圖像，對(duì)獲取到的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行分析建模，在電腦上進(jìn)行量測(cè)，相對(duì)于傳統(tǒng)的報(bào)表和圖件形式，既方便精度又高；在現(xiàn)在的雅安地震中，我們也可以通過(guò)三維激光掃描技術(shù)記錄現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)情況并進(jìn)行分析，方便我們的災(zāi)后重建工作。（1） 點(diǎn)云：是在同一空間參考系下表達(dá)目標(biāo)空間分布和目標(biāo)表面特性的海量點(diǎn)集合。（3） 全局坐標(biāo)系：統(tǒng)一的全局坐標(biāo)系，通常指大地坐標(biāo)系，可以用傳統(tǒng)測(cè)量方法（GPS 或全站儀）獲得。（7） 紋理映射：將數(shù)碼相機(jī)獲得的圖像信息恢復(fù)到模型表面的技術(shù)，可以通過(guò)重建模型的逼真的表面信息來(lái)產(chǎn)生仿真的視覺(jué)效果。全球定位系統(tǒng)具有全天測(cè)量、定位精度高、可提供全球統(tǒng)一的三維坐標(biāo)系的優(yōu)勢(shì)，在掃描過(guò)程用，我們可以精確的測(cè)量出布設(shè)的控制點(diǎn)的坐標(biāo)，這樣可以為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換提供參數(shù)，全站儀測(cè)量也可以滿足該項(xiàng)要求。 三維激光掃描工作流程地面三維激光掃描技術(shù)流程大致分為計(jì)劃制定、外業(yè)數(shù)據(jù)采集和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。因?yàn)槎嘤嗟牟杉畔?huì)給我們的后續(xù)處理工作帶來(lái)很多麻煩，因此在進(jìn)行掃描時(shí)，我們要根據(jù)目標(biāo)物的規(guī)模、形狀、大小來(lái)合理地設(shè)置分站數(shù)和采樣密度，鄰近兩測(cè)站的掃描區(qū)域應(yīng)該有一定范圍的重疊，一般是 30%40%，最小不得低于 15%，我們還可以通過(guò)建立平面控制網(wǎng)的方法來(lái)拼接，每站控制點(diǎn)點(diǎn)數(shù)量不能少于四個(gè)，均勻分布，在拼接時(shí)，將用全站儀等測(cè)量得到的所有點(diǎn)云數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成全局坐標(biāo)，由點(diǎn)云處理軟件根據(jù)已知控制點(diǎn)的坐標(biāo)自動(dòng)配準(zhǔn)。而不同品牌的掃描儀其內(nèi)部坐標(biāo)參照系統(tǒng)也是不同的，得到的點(diǎn)云坐標(biāo)格式也不相同，因此，在掃描工作結(jié)束后，我們需要用儀器廠商自帶的點(diǎn)云處理軟件對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)格式轉(zhuǎn)換。國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者在點(diǎn)云去噪方面提出了很多有效算法，它們主要與點(diǎn)云數(shù)據(jù)的排列形式有關(guān)，點(diǎn)云的排列形式一般可分為有序或部分有序排列和無(wú)序排列，對(duì)于前者，一般采用平滑濾波的方法按照掃描線進(jìn)行處理，對(duì)于后者，需要在數(shù)據(jù)之間先建立拓?fù)潢P(guān)系，但目前還沒(méi)有一個(gè)簡(jiǎn)便有效的方法。我將對(duì)掃描線數(shù)據(jù)和散亂數(shù)據(jù)的處理進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。在數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)階段的處理方法大致有使用傳統(tǒng)算法、基于掃描線的數(shù)據(jù)壓縮算法 [16]，基于掃描線的數(shù)據(jù)壓縮算法的方法模型簡(jiǎn)單，計(jì)算方便，但有時(shí)會(huì)刪除特征點(diǎn)，適合掃描線多但每條掃描線所含點(diǎn)不多的情況，每次掃描的點(diǎn)沿掃描方向線性排列在同一平面內(nèi)，如果取樣點(diǎn)在同一平面內(nèi)，通過(guò)前后兩點(diǎn)的斜率變化來(lái)表示，如果一個(gè)點(diǎn)和周圍兩點(diǎn)的斜率變化大，則說(shuō)明它包含更多點(diǎn)的物體表面信息，應(yīng)該保留，如果取樣點(diǎn)不在同一平面內(nèi)，可以將 i 點(diǎn)到其他兩點(diǎn) i1，i+1 的距離 h 作為特征量。 2d2Sm???? 式 41公式中， dm為全站儀測(cè)距誤差， ?為測(cè)角中誤差，D 是測(cè)站點(diǎn)至目標(biāo)點(diǎn)的水平距離，m 為觀測(cè)誤差。②掃描點(diǎn)的測(cè)量誤差影響三維激光掃描測(cè)量的因素很多，但是一般可分成：儀器誤差、與目標(biāo)物體反射面有關(guān)的誤差、外界條件誤差。目標(biāo)物體反射面傾斜的影響 [17]。對(duì)于粗糙度過(guò)大的物體來(lái)說(shuō)，當(dāng)大部分入射光照射到待測(cè)物體時(shí)，產(chǎn)生了漫反射，形成的光帶邊緣粗糙，而且容易產(chǎn)生“飛點(diǎn)”，這是因?yàn)楣鈳?qiáng)弱的分布不均勻。我將會(huì)用兩個(gè)實(shí)例建模使我們對(duì)三維建模有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí) [19]。三角形網(wǎng)格就屬于該種表示方法，這種表示方法能夠充分利用點(diǎn)云信息，很適合三維激光掃描儀獲取的數(shù)據(jù)。其中第一個(gè)圖為原始數(shù)據(jù)圖，第二個(gè)圖為處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖。 三維表面網(wǎng)格模型三角形格網(wǎng)是三維模型重建最常用的方法，它通過(guò)構(gòu)建三格網(wǎng)將離散點(diǎn)云聯(lián)系起來(lái)，形成由無(wú)數(shù)三角形組成的面來(lái)表示地面實(shí)物表面。（2） 第二章部分詳細(xì)闡述了三維激光掃描儀的工作原理，簡(jiǎn)單介紹了目前常用的幾種地面三維激光掃描儀，并說(shuō)明了三維激光掃描技術(shù)非接觸性測(cè)量、快速、數(shù)據(jù)采樣率高、實(shí)時(shí)、主動(dòng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，它憑借獨(dú)有的特點(diǎn)廣泛應(yīng)用與各個(gè)工程研究領(lǐng)域，我對(duì)該項(xiàng)技術(shù)上現(xiàn)在在國(guó)內(nèi)外取得的成就做了簡(jiǎn)單的介紹。但是，隨著研究的更進(jìn)一步深入，我認(rèn)為還有以下方面的問(wèn)題需要解決：對(duì)基于三維激光掃描技術(shù)的三維模型重建過(guò)程中的誤差進(jìn)行分析，掌握點(diǎn)云數(shù)據(jù)的誤差傳播規(guī)律，方便我們?cè)跍y(cè)量過(guò)程中嚴(yán)格控制來(lái)提高測(cè)量精度；激光光源對(duì)特定的材料的物體反射不敏感或者具有強(qiáng)反射特性的區(qū)域使得掃描區(qū)域出現(xiàn)”盲區(qū)”現(xiàn)象，還有掃描視場(chǎng)的局限性等，這都是值得我們研究的，我們可以利用地面激光掃描技術(shù)快速重建三維模型，但是模型的精度問(wèn)題也是很重要的，如何進(jìn)行評(píng)估和怎么選擇評(píng)估模型，都是我們?cè)谝院蟮难芯糠较?。在此，我祝大家身體健康，萬(wàn)事如意，幸福開(kāi)心！參考文獻(xiàn)[1] Zhu Ling, Zhou Keqin, LI Xiao, ancient buildings of modern mapping technologybased mapping methods[J]. 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