【正文】 無(wú)論是恢復(fù)和重建都要按照應(yīng)有的規(guī)范，根據(jù)已有的傳統(tǒng)資料如歷史遺留的舊照片等來(lái)進(jìn)行建造。否則，就很難達(dá)到恢復(fù)和重建的效果。20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)，隨著激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，三維激光技術(shù)也迅速發(fā)展起來(lái)，它能夠高精度而且完整的重建掃描實(shí)物數(shù)據(jù)，三維激光掃描技術(shù)目前已在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，尤其在建筑設(shè)計(jì)以及恢復(fù)重建方面，它可以深入到任何復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及空間中進(jìn)行掃描操作，并通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)直接完整的采集到各種大型的、不規(guī)則、復(fù)雜的、標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)等實(shí)體或?qū)嵕暗娜S數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而快速重建出目標(biāo)的三維模型同時(shí)，它所采集的三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)還可三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用18進(jìn)行各種后處理工作如：測(cè)繪、監(jiān)測(cè)、計(jì)量、分析、模擬、仿真、展示、虛擬現(xiàn)實(shí)、…等，它是各種正向工程的對(duì)稱應(yīng)用即逆向工程的應(yīng)用工具。 　　在以前也是以攝影測(cè)量為主，現(xiàn)在大多數(shù)更愿意采用激光掃描儀來(lái)完成各項(xiàng)測(cè)量工作。這樣做成易于保存的電子資料，能全面的了解表面，隨時(shí)更加方便地得到等值線、斷面、剖面等信息。當(dāng)建筑和文物遭到破壞以后能夠及時(shí)而準(zhǔn)確地提供修復(fù)和恢復(fù)數(shù)據(jù)信息。 （如圖 47）圖 47 歷史古建筑物的保存與恢復(fù) 在測(cè)繪中的應(yīng)用三維激光掃描測(cè)量技術(shù)在測(cè)繪領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。激光掃描技術(shù)與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS） 、全球定位系統(tǒng)（GPS） 、電荷耦合（CCD）等技術(shù)相結(jié)合，在大范圍數(shù)字高程模型（DTM）的高精度實(shí)時(shí)獲取、城市地面三維模型重建、局部區(qū)域的地理信息獲取等方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)，它成為了攝影測(cè)量與遙感技術(shù)的一個(gè)重要補(bǔ)充。 立體模型的建立工程實(shí)例分析—某變電所的三維模型的建立數(shù)據(jù)獲取采用徠卡 HDS6000 三維激光掃描儀進(jìn)行掃描。為了保護(hù)人和動(dòng)物的眼睛，該掃描儀采用的是波長(zhǎng)為 1550nm 的近紅外激光器，掃描速度達(dá)到每秒 500000點(diǎn)，加上其 3600310。的掃描范圍，掃描距離為 79m；單點(diǎn)測(cè)量的精度為3mm（50m 距離）；距離讀數(shù)為 ，尤其適合大型建筑監(jiān)測(cè)，工廠改造，工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑與文物測(cè)量等工程項(xiàng)目。對(duì)某變電所采集的方式為非接觸測(cè)量方三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用19式，站與站之間的距離小于 50m，分為六行，共采集了 52 站的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，每站的測(cè)量時(shí)間不同（建筑物復(fù)雜區(qū)域?yàn)?6rnjn，較為簡(jiǎn)單的區(qū)域?yàn)?3min）；數(shù)據(jù)總量為 23G。同時(shí)利用數(shù)碼相機(jī)采集了大量野外場(chǎng)景高清晰圖片，照片總量為600M，為后期的模型表面材質(zhì)處理做好了準(zhǔn)備。三維模型的建立在建立變電所的鋼管套、變壓器、支柱瓷絕緣子套管的三維模型時(shí)，對(duì)于鋼管套，采用 cyclone 軟件的曲面自動(dòng)延伸的功能，生成空心的管套，然后兩端進(jìn)行曲面封口；而對(duì)于支柱瓷絕緣子套管，則采用柱體、球體、管狀體等幾種組合圖形，利用其自動(dòng)匹配方式進(jìn)行各自模型的生成，然后根據(jù)點(diǎn)云組合模型：三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用20 滑坡監(jiān)測(cè)對(duì)某個(gè)滑坡定期進(jìn)行掃描，將前、后兩次掃描得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)疊加在一起，然后由處理軟件分析前、后兩次點(diǎn)云數(shù)據(jù)的差別，從而得出滑坡的變形趨勢(shì)和三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用21量級(jí)。 文物修復(fù)當(dāng)對(duì)受到損害的文物進(jìn)行修復(fù)時(shí)，要求進(jìn)行非接觸式的測(cè)量，而以前所用的測(cè)量方法是無(wú)法達(dá)到，但是由于三維激光掃描儀具有非基礎(chǔ)式測(cè)量、高分辨率、高精度的優(yōu)點(diǎn)，因此可以充分利用激光掃描儀獲取高分辨率和高精度的云點(diǎn)數(shù)據(jù)，獲取建筑物表面的精細(xì)結(jié)構(gòu)為建筑物修復(fù)提供修復(fù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行精細(xì)測(cè)量，進(jìn)而對(duì)文物進(jìn)行修復(fù)。 邊坡變形監(jiān)測(cè)在以前，進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)都是通過全站儀或 GPS 定位系統(tǒng)以及其他形式監(jiān)測(cè)方式，都是把檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置在易發(fā)生變形的地方，通過對(duì)該點(diǎn)的連續(xù)和定期觀測(cè)，然后對(duì)多次觀測(cè)的數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，得出該點(diǎn)的變形量或變形規(guī)律，進(jìn)而完成對(duì)工程安全性的確定，此種方式做出的安全與否判斷結(jié)果可能存在瑕疵，因?yàn)橹皇菍?duì)離散監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移變化分析。而三維激光掃描技術(shù)，可以獲取高密度、高精度的三維云點(diǎn)數(shù)據(jù)，因此，對(duì)邊坡的變形監(jiān)測(cè)能夠反映坡體的量級(jí)和總體變化趨勢(shì)，其操作過程是先對(duì)邊坡進(jìn)行連續(xù)或定期的掃描，然后將前后兩次掃描所得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)疊加在一起，通過處理軟件對(duì)監(jiān)測(cè)體的掃描數(shù)據(jù)對(duì)比分析，做出對(duì)檢測(cè)對(duì)象的正確評(píng)估，從而得出邊坡的變化趨勢(shì)和量級(jí)。 （如圖 46）圖 46 大壩邊坡變形監(jiān)測(cè)三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用22 城鎮(zhèn)地籍測(cè)量在以往傳統(tǒng)的城鎮(zhèn)地籍測(cè)量中，調(diào)查結(jié)果多為圖件和報(bào)表形式，可利用率差，但是三維激光掃描儀能夠形成形象的三維圖像，對(duì)獲取到的三維云點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析建模，以便在電腦上進(jìn)行量測(cè)，其精度也有了較大的提高。三維激光掃描技術(shù)具有良好的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以上只是部分應(yīng)用，它在逆向工程、工業(yè)測(cè)量、數(shù)字城市、醫(yī)學(xué)測(cè)量等不同的領(lǐng)域均有很好的應(yīng)用。 在抗震救災(zāi)中的應(yīng)用在地震發(fā)生以后，為了記錄地震發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)情況和震后研究產(chǎn)生各種災(zāi)害的可能以及地震的原因，需要通過掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)中模擬現(xiàn)場(chǎng)，查找災(zāi)害發(fā)生的原因（如圖 48） 。圖 48 減災(zāi)應(yīng)用8 總結(jié)與展望本章主要羅列介紹了三維激光掃描技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀及其將來(lái)的發(fā)展方向，闡述了三維激光掃描技術(shù)在測(cè)繪領(lǐng)域的各種優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而突顯了將來(lái)三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。三維激光探測(cè)技術(shù)是一種非接觸式主動(dòng)型測(cè)量系統(tǒng)，可以采集到高密度的空間三維數(shù)據(jù)，具有采集空間點(diǎn)的密度大、點(diǎn)位測(cè)量的精度高、掃描速度快等的優(yōu)點(diǎn)，而且擁有很好的融合度，能夠融合激光反射強(qiáng)度和物體色彩等三位激三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用23光影像數(shù)據(jù)。它己經(jīng)在工業(yè)設(shè)計(jì)，工業(yè)制造，探測(cè)測(cè)量、醫(yī)學(xué)測(cè)量等方面取得了廣泛的應(yīng)用。它在不改變物體表面粗糙程度情況下對(duì)物體進(jìn)行快速準(zhǔn)確精密的測(cè)量，為工作人員提供了方便，對(duì)后續(xù)的模型建立和重構(gòu)具有很高的使用價(jià)值。但是由于當(dāng)前國(guó)內(nèi)科技水平并不發(fā)達(dá)，一些專業(yè)的探測(cè)設(shè)備和技術(shù)大部分都掌握在外國(guó)人的手中，我國(guó)這方面的研究還不夠完善，所以很少見到有國(guó)產(chǎn)的專業(yè)設(shè)備，因此在國(guó)內(nèi)該課題的研究具有很重大的意義，很光明的前景，我們應(yīng)該深入進(jìn)行下去，并不斷創(chuàng)新探討一些新的方法，在未來(lái)三維激光探測(cè)技術(shù)也必然向著高速，動(dòng)態(tài)，通用，精確的方向發(fā)展。而探測(cè)設(shè)備將更具智能化，人工的干預(yù)越來(lái)越少。同時(shí)探測(cè)結(jié)構(gòu)光由傳統(tǒng)的單一線光源發(fā)展出其他多種形式（如光點(diǎn)陣列，彩色條紋等） ，在更先進(jìn)的計(jì)算機(jī)硬件和算法軟件的支持下，能夠適應(yīng)更復(fù)雜多變的測(cè)量空間環(huán)境，甚至能進(jìn)行遠(yuǎn)距離大規(guī)模的地形探測(cè)。因此三維激光掃描技術(shù)無(wú)論在農(nóng)業(yè)，商業(yè)、軍事還是醫(yī)學(xué)上都會(huì)有更廣泛的應(yīng)用。通過測(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，支撐起其他后續(xù)的一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域非常廣泛，有測(cè)繪工程領(lǐng)域、結(jié)構(gòu)測(cè)量方面、娛樂業(yè)、建筑古跡測(cè)量方面、緊急服務(wù)業(yè)、采礦業(yè)、軍事測(cè)量方面、建筑水利方面等。三維激光掃描系統(tǒng)不但可以把各種各樣的地面實(shí)體的幾何和深度數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中，然后高效率的建立出地面實(shí)物的三維模型。還可以直接進(jìn)入到所要研究的區(qū)域內(nèi)并且通過激光掃描儀獲取的掃描數(shù)據(jù)還可以在后期工作中繼續(xù)使用。三維激光掃描系統(tǒng)在我國(guó)還處在應(yīng)用的起步階段，在數(shù)字城市、古物保護(hù)、道路交通、測(cè)量應(yīng)用等方面還是有一定的研究成果。三維激光掃描技術(shù)是快速精確獲取三維空間信息的重要手段之一，尤其對(duì)于測(cè)繪領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，隨著控制信息需求的增加，三維激光掃描空間技術(shù)將和現(xiàn)代經(jīng)典測(cè)量技術(shù)進(jìn)行相互融合，三維激光掃描技術(shù)作為一種新的空間數(shù)據(jù)采集手段，將具有廣闊的發(fā)展空間，成為一種普遍在測(cè)繪領(lǐng)域應(yīng)用的新技術(shù)手段。三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用24致謝首先我要感謝我的論文指導(dǎo)老師謝老師，本篇論文是在謝老師的諄諄教導(dǎo)下完成的，從論文的資料搜集、思路整理以及寫作過程中遇到的各種問題，謝老師都給予我耐心的指導(dǎo)。讓我對(duì)論文有了一個(gè)整體的思路，寫作起來(lái)?xiàng)l理性也好了很多。特別感謝在大學(xué)四年中測(cè)繪工程的師生們。沒有測(cè)繪教研室老師的耐心授教，我們將無(wú)法取得今天的成就，是各位老師認(rèn)真的傳道授業(yè)解惑，才使我們打開了測(cè)繪專業(yè)的大門，了解測(cè)繪的各方面知識(shí)與發(fā)展，也使我們?cè)趯I(yè)知識(shí)上打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。感謝測(cè)繪工程同學(xué)們的友愛互助，是在一起的四年中大家團(tuán)結(jié)協(xié)作、互相幫助形成的良好學(xué)習(xí)和生活氛圍為我的學(xué)習(xí)成長(zhǎng)創(chuàng)造了良好的條件。三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用25參考文獻(xiàn)[1] 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