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三维激光扫描测量系统

[稿件来源]:工程安全所 [作者]: [发布时间]:2008-12-16

  长江科学院引进了目前世界最先进的三维激光扫描测量系统,该系统可以进行水平360 度、垂直80 度、距离1200m 范围内的快速扫描。通过直接与数码相机及GPS 的结合,能在几分钟内获取测量范围内的目标详尽的、高精度的三维地物地貌数据。



  主要功能及用途
  
  (1)水利、水电工程地物、地貌及建筑物的三维快速、精细测量与重建  
  (2)自然灾害现场动态监测与数字重现  
  (3)工程、城市规划及测量  
  (4)城市、景区数字化重建、漫游  
  (5)开放空间公共财产动态监测及管理  
  (6)考古过程三维数字记录与数字重建、文物与古建筑数字化  
  (7)刑侦与反恐现场数字化重建   
  (8)数字地理信息系统

  工作原理
  
  三维激光扫描测量系统的电子扫描探测器,是专门为进行最佳高速扫描而设计的。(快速激光采样速度、快速信号处理和高速数据界面建立)。该系统由三维激光扫描仪、数码相机、GPS 定位装置、升降台、旋转平台、软件及附件构成。用其采集的数据与全球标准的坐标系融合,并可以用多种不同的格式输出,还可以通过专用接口与V.C++结合进行二次开发。 
  由激光脉冲二极管发射的激光脉冲,经过旋转棱镜,射向目标。然后通过探测器,接收并记录反射回来的激光脉冲。激光束的垂直偏转角(“线扫描”),是通过一个包含几个反射表面的多面体来控制的。通过不断改变和调整多棱镜的旋转速度,可以得到不同的高速扫描速度,并可按不同的垂直扫描角θ进行扫描, θ最大可达到80°。如果想获取慢的扫描速度或以小的扫描角进行扫描,将多棱镜进行上下线性振荡就行。通过将光学面进行360°圆周旋转,可实现水平面内的全方位扫描。另外,它还配备一个可以进行倾斜测量的附件,通过它,可以进行垂直方向的角度调整(即±5 度,±10 度,±15 度,±20 度,±25 度,±30 度,±35 度,40 度,45 度等),因此能够方便地进行俯视和仰视的测量,尤其适用于对古典建筑的屋顶和屋檐下的结构的精细扫描。  
  激光束的垂直偏转角(“线扫描”),是通过一个包含几个反射表面的多面体来控制的。通过不断改变和调整多棱镜的旋转速度,可以得到不同的高速扫描速度,并可按不同的垂直扫描角进行扫描。如果想获取慢的扫描速度或以小的扫描角进行扫描,将多棱镜进行上下线性振荡就行。而通过将光学面进行360°圆周旋转,可实现水平面内的全方位扫描。

  工作特点:
  
  (1)实时、动态、主动性  
  三维激光扫描系统为主动式扫描系统,通过探测自身发射的激光脉冲回射信号来描述目标信息,使得系统扫描测量不受时间和空间的约束。  
  (2)高密度、高度灵活性、高稳定性  
  激光扫描能够以高密度、高精度的方式获取目标表面特征。通过扫描可以获得目标海量的点云数据和大量高分辨率照片。可自由控制采集密度,适应不同的目的。观测过程由扫描仪内部电子设备自动控制,无需人工干预。 
  (3)无需和被测物体接触,适应性好  
  三维扫描系统是一种主动式的测量系统,无需接触被测目标。可以深入到复杂的现场环境中进行扫描,将各种大型的、复杂的、不规则的实景三维数据完整地采集到电脑中。其数据采集无论是白天,黑夜,还是恶劣条件天气均可以测量。  
  (4)可扩展性  
  三维激光扫描系统可以和GPS等集合起来实现更强、更多的应用。

  主要技术性能指标 
 
  平均发射频率:约24,000 点/秒。  
  最大数据采集速度:高速扫描(多棱镜旋转)时,最大采集速度为8,000 点/秒; 低速扫描(多棱镜振荡)时,最大采集速度为12000 点/秒。  
  测距精度: ±4 毫米 (多次扫描,平均精度);  
  角分辨率(水平):优于0.0025″  
  角分辨率(垂直):优于0.002″  
  点位精度:4 毫米  
  测角精度:0.002°  
  测距范围:> 1000 米,  
  垂直扫描:±40 度, 另外,可以进行倾斜角度扫描(以5 度递增),能够方便进行俯视和仰视的测量。  
  水平扫描:360 度  
  最小垂直扫描增量:0.008 度  
  最小水平扫描增量:0.01 度  
  反射率范围(%):3%-100%  
  硬件能否与全站仪、GPS 配合使用: 可以与全站仪,GPS 及后视镜相结合.  
  控制点扫描标志: 可以通过对反射片或反射镜的扫描进行大地坐标和全球坐标的测量和引入。

  工程应用实例 



  
 

责任编辑:刘文