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3D激光測量技術的發展及應用

 

由于3D測量技術對于應用者的技術要求比較高,而且針對具體的應用需要設計專門的應用方案,在某種程度上也限制了該技術的廣泛應用。隨著激光技術和電子技術的發展,激光測量已經從靜態的點測量發展到動態的跟蹤測量和3D立體測量領域。上個世紀末,美國的CYRA公司和法國的MENSI公司率先將激光技術發展到三維測量領域。其中,CYRA公司的3D測量技術著重于中遠距離(50~200m)目標的測量應用,可以獲得6mm到4cm的測量精度,是針對建筑模型、地面施工、電站、船舶設計等大型項目的建模、監測應用;而MENSI公司則著重于短距離高精度的3D測量應用,由于可以達到0.25mm的精度,為工業設計、設備加工、質量監測領域提供了全新的測量手段。在2000年的時候,美國宇航局(NASA)就已經在設計加工過程中成功的應用了3D測量技術。
    現在,3D測量技術已經發展出更遠的工作距離和更多的應用領域。I-SITE公司的3D激光掃描儀的工作距離已經達到了800m,適用于更大規模的現場監測,如露天煤礦等。3D激光測量也已經被應用到航空測量的領域,即激光雷達。傳統的遙測技術包括衛星遙感,航空攝影測量等。但是衛星遙感技術規模浩大,成本高,約束條件多,缺乏靈活性。而航空攝影測量成本昂貴,設備要求高。相比之下,3D激光掃描設備可以在低空100m到450m的范圍內對地面目標進行準確的3D測量,其精度可以達到10cm,其低成本和靈活性將航測技術拓展到更多更廣的范圍。激光雷達不僅在軍事上有廣泛的應用,在水利,電力,交通,防洪,滑坡監測,林業等領域都有著非常廣泛的應用前景。
    3D激光測量對于軟件處理有著很高的要求,需要使用專業的對測量信息進行處理,然后結合AutoCAD軟件建模并應用。其工作步驟包括:測量,表面處理,軟件拚接,三維建模,應用數據等。與傳統的方式相比,3D激光測量有著極高的工作效率,可以大大加速工程的速度,監測并獲得可靠的精度。 
    在土木工程、工業設計、地面模型、路橋設計、船舶建造、地理數據采集、現場保護、露天煤礦、建筑監測等很多領域,3D激光掃描技術都獲得了成功的應用,其高效率和低成本的特點獲得了廣泛的認可。例如,根據美國在高速公路、立交橋的施工過程中應用3D激光測量技術的經驗,每個項目大約可以縮短工期4到6個月,而且不需要測量員進入公路、橋梁工作,目標路段依舊可以保持暢通。在保證高精度,節省成本的同時,還實現了最大的社會效益。

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