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三维激光扫描在测量中的应用

文字:[大][中][小] 2019/12/11     浏览次数:    

三维激光扫描技术的出现和应用,拓宽了测量的领域,提高了测量的效率,简化了测量的强度,其采集数据速度快、方法灵活、精度高,是目前迅猛发展的新技术之一。

 

1、基于逆向工程的应用

20 世纪 90 年代以来, 随着激烈的市场竞争, 对产品研发的时间和产品的更新换代速度提出了越来越高的要求,因此迫切需要新的设计制造技术来满足市场需求。同时在许多特殊领域,如仿形加工、模具快速制造、三维服装设计、玩具设计、三维动画、艺术品制作、动植物模拟、人体器官复制、地形测量与数字化再现等,利用普通的造型手段往往难以很好地解决问题,因而迫切需要造型方法、设计手段的丰富和发展。
于是, 逆向工程技术((Reverse Engineering, RE)凭借它的独特魅力应运而生。逆向工程,可以简单地定义为“理解原始的设计意图和机制”,随着数字化测量技术的迅猛发展,                            基于测量数据的产品造型技术成为逆向工程技术关注的主要对象,因此, 逆向工程技术可以认为是与将产品 样件转化为 CAD 模型的相关数字化技术和几何模型重建技术的总称。从流程上看,逆向工程流程与传统造型流程正好相反。
逆向工程通过实物模型产生其数字化模型,可以充分利用数字化的优势,提高设计、制造、分析的质量和效率,并适应智能化、集成化、并行化、网络化的产品设计制造过程中的信息存储与交换。逆向工程技术作为快速原型制造技术的前端数据处理方法和产品再创新设计的重要手段,使原来以复制设计制造为主的快速原型制造技术(Rapid Prototype Manufacture, RPM)获得了再创新、再设计的能力, 使逆向工程技术与计算机辅助设计与制造技术(CAD/CAM)更紧密地结合起来。三者形成产品设计制造的闭环系统,将有效提高产品的快速响应能力,丰富几何造型方法和产品设计手段,其关键技术可用于其他许多领域,从而拓宽计算机辅助建模的应用。逆向工程并不限于样件复制,其目标是实现一种智能化三维扫描识别重建系统。三维扫描识别系统不仅要获得物体的基本数据,而且要对数据进行必要的处理,建立相应的计算机模型, 允许对该模型的体积和面积等物理特性计算进行分析、修改等等。通过对模型分析的结果重新设计模型,用于生产实践。


2、历史古建筑物的保存与恢复 

以前是以 摄影测量为主,但现在更愿意用激光扫描仪来完成。这样做成的电子资料,易于保存,能详细了解表面,随时方便地得到等值线、断面、剖面等。当建筑和文物遭到破坏后能及时而准确地提供修复和恢复数据。




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3、变形监测

对于远程地面激光扫描仪用于滑坡、岩崩、雪崩、矿山塌陷等危险和难以到达地方的变形监测和方量计算,可有效监控其变化范围及量级,应用千防灾减灾。中程地面激光扫描仪多用于大坝、船闸、桥梁等的变形测量。


4、城市3维可视化模型的建立

在街道上对建筑物的内外部进行3维激光扫描,扫描的点云数据经过数据预处理、剔除粗差、拼接和合并,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(必要时结合航片)。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3维模型的建立;也适用 GIS数据库更新、旅游向导和虚拟现实制作等。



5、复杂工业设施的测量

多工厂管线林立,纵横交错,形状各异,用摄影测量方法难以找到同名点,效率低 下,其他传统的方法更是无能为力。而利用激光扫描仪进行分段扫描,获得在各站上复杂工业设备的3维点云数据,再将不同站上的点云据数通过数据预处理以及粗差剔除, 利用公共点进行拼接、合并和应用相应的软件就可以生成这些复杂工业设备的模型, 为设备的制造和工 厂规划提供可视化的3 维模型参考,极大提高了工作效率。


6、减灾应用

很多时候在灾害发生后,为了记录灾害发生现场的真实情况和研究产生灾害的原应,需要通过扫描点云数据,在计算机中模拟现场,查找灾害发生原因。



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