文 献 综 述

1 引言

目前城市建筑建模方法主要有3种：(1)借助大比例尺地形图、建筑正射影像，使用3DS Max软件手动建模，通过人工估算数字图像来得到建筑高度（估计每层楼高x楼层），这种模式的建筑外观精美，但数学精度不高，很难满足空间分析和测量的需求;(2)全数字摄影测量系统，通过空中或卫星图像获得建筑物的轮廓和顶部纹理，利用全数字摄影测量系统获取建筑物的几何特征信息，此法可以准确地重建建筑物的三维轮廓，但过程复杂，效率低;(3)三维激光扫描技术，目前发展迅速，利用激光测距原理，可以快速、大量的记录被测物体表面的数据，包括三维坐标、表面纹理、反射率等信息，具有效率高，精度高的特点。[1]

三维激光扫描技术也被称为”实景复制技术”，近年来，在许多研究领域中得到初步应用并且越来越受到关注，是继GPS技术后的又一次测绘技术革命。 三维激光扫描的主要工作原理是通过高速激光扫描待测物体表面，获得物体表面信息，借此快速重建目标物体的三维模型，以及线、面，体等图像数据。 三维激光扫描系统提供了一种快速建立物体三维模型的新方法。[2]

2 研究背景

三维激光扫描技术是近年来迅速发展起来的新技术，与传统空间数据获取手段相比，其快速、准确的特点引起人们越来越多的关注。其已成为空间数据获取的一种重要技术手段,特别是机载激光扫描系统发展很快,如瑞典的Top Eye机载系统、加拿大Optech公司的ALTM1020GG系统、美国的Fli-Mapl系统等都已经用于快速获取大面积三维地形数据。

三维激光扫描主要的工作原理是通过高速激光扫描被测物体表面，利用激光测距的原理，大量、密集的记录被测物体表面的三维坐标、反射率和纹理等信息，以此在相关软件中以点云形式重现被测物体的表面，进而复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据。该技术在很多领域有了初步应用，在测绘方面，其应用也能提高从业人员的工作效率及成品效果。[3]

在硬件方面，欧美精度最高的台式扫描仪精度已经达到十几个微米，得到的点云密度甚至超过人眼的分辨率，使用三色激光得到真彩色的点云数据，这种数据已经不需要进行网格化建模工作，但是数据量庞大，应用面比较窄。

在软件方面，各类CAD 软件陆续推出了3D 功能，开发3DGIS 平台也受到国内外各公司的重视。美国最先进的数字平台已经具备比较完整的交互式数字城市功能，目前国内在这方面的工作还比较欠缺。

本文将结合三维激光扫描的基本工作原理,探讨三维激光扫描技术的实施流程,并以本校建筑的三维激光扫描为例,给出三维激光扫描数据采集、建模和特征提取的具体实施。