三维激光技术在土地复垦中的应用研究外文翻译

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1、三维激光扫描技术在土地复垦中的应用研究摘要：三维激光扫描技术是一种新型的测绘技术，被称为“实景复制”技术，是测绘领域继GPS开发之后后乂一项技术革命，通过和传统的测量技术的比较，介绍了三维激光扫描仪的基本原理，技术特点，及其与传统测量比较的技术优势，特别是在数据采集方而，具有高效，快捷，精确，简便等特点，被广泛的应用于测绘行业各个领域。本文探讨了三维激光扫描技术在土地复垦领域的应用的优缺点，并且就瑞士Leica三维激光扫描仪及其数据处理软件Cyclone的操作流程进行探讨研究。通过对其沉降监测，土方量等领域的研究表明，三

2、维激光扫描技术在土地复星领域发挥着不可或缺的作用，它的发展对我国的土地复垦具有深远意义。关键字：三维激光扫描，土地复垦，沉陷监测，测绘1.1引言近些年來，随着测量服务领域的不断拓宽以及三维设计制造对测量精度的要求，传统的坐标测量仪器如全站仪、断面仪等已不能满足高精度的三维坐标采集和逆向工程的需要相比这些传统的测量技术，三维激光扫描技术具有极大的技术优势，特别是在数据釆集方面，具有高效、快捷、精确、简便等特点，被广泛的应用于各个领域三维激光扫描技术。1.2研究的背景与意义当前，我国经济己由飞速发展转为持续稳定的增长，我们对

3、经济发展的认识已由单一的追求经济增长转变为寻求经济、环境和社会的统一协调发展。国家和社会对生态环境质量的改善也越来越重视。土地的开发与整理己日益重要，三维激光扫描作为测绘领域的又一次技术革命，利用三维建模技术在土地复垦领域发挥着重大的作用。第2章三维激光扫描技术及应用2.1三维激光扫描技术三维激光扫描技术是一门新兴的测绘技术，是测绘领域GPS技术之后的又一次技术革命。它是从传统测绘计量技术并经过精密的传感工艺整合及多种现代高科技手段集成而发展起来的，是对多种传统测绘技术的概括及一体化。2.1.1系统组成三维激光扫描系统一

4、般由扫描仪、控制器（计算机）和电源供应系统三部分构成。激光扫描仪本身主要包括激光测距系统和激光扫描系统，同时也集成CCD和仪器内部控制和校正系统等。2.1.2工作原理三维激光扫描测绘技术的测量内容是高精度测量目标的整体三维结构及空间三维特性，并为所有基于三维模型的技术应用而服务；传统三维测量技术的测量内容是高精度测量目标的某一个或多个离散定位点的三坐标数据及该点三维特性。前者可以重建目标模型及分析结构特性，并且进行全而的后处理测绘及测绘目标结构的复杂儿何内容。如：儿何尺寸、长度、距离、体积、面积、重心、结构形变，结构位移

5、及变化关系、复制、分析各种结构特性等；而后者仅能测量定位点数据并且测绘不同定位点间的简单几何尺寸，如：长度、距离、点位形变、点位移等。三维激光扫描测量原理：每一个扫描云点的测量都是基于三角测量原理进行的，并且根据激光扫描的传感驱动进行三维方向的自动步进测量。三角测量原理的实现是通过激光发射器发出的激光束经过反光镜（三角形的第一个角点）发射到目标上，形成反光点（三角形的第二个角点），然后通过CCD（三角形的第三个角点）接受目标上的反光点，最后，基于两个角度及一个三角底边计算出目标的景深距离（Y坐标），再经过激光束移动的反光

6、点的位移角度差及Y坐标等计算出Z,X坐标。参见图4。反光镜的作用在于将激光束进行水平偏转，以便实现激光水平方向的扫描测绘功能打描仪主体本身的周向自旋转功能可以实现纵向的扫描，每当水平扫描一个周期后，扫描仪主题将步进一次，以便进行第二次水平扫描，如此同步下去，最终实现对所有空间的扫描过程。每扫描一个云点后，CCD将云点信息转化成数字电信号并直接传送给计算机系统进行计算。进而得到被测点的三维出标数据。扫描仪釆用自动的、实时的、自适应的激光束聚焦技术（在不同的视距中），以保证每个扫描云点的测距精度及位置精度足够高。它可以工作在

7、非常广域的照度下及各种复杂环境屮进行操作。根据冃标大小及精度要求，彳来卡可以把不同视点采集的点云信息经过拼接处理后合并到同一个坐标系中，合并办法是通过多个定标球來完成的。操作员使用一个便携计算机便可在现场遥控操作。传感器屮的视频微摄像机可以提供实时获取观测景象。视频摄像可以实时监测并遥视扫描过程，述可用来捕捉所需要的目标图象，以便后处理时的校准工作。完整重建目标，仅仅从一个观测点扫描测绘目标数据是不够的，还必须在不同观测点进行扫描测绘，并且在同一个空间坐标系中合并后才能生成，ME7SI技术提供了人工辅助的自动合并功能，只

8、要在扫描目标前规划好扫描内容并II设置好定标球便可。如图2-1o如图2-2,将不同观测点扫描的点云内容在同一个空间坐标系中进行合并，然后在后处理软件功能模块中剪裁掉无关的部分，便得到所需的H标三维重建内容，接下來的工作是对点云质量进行处理（如图2-3）,进行平滑、去噪、精度筛选、方差均值处理等，这样便得到可以用于各种