一直以来，人们对于地形的了解都是通过传统测量手段来得到，但这种方式只能获取地形的二维信息而无法知道其空间高程信息和几何特性。随着经济建设突飞猛进的发展，二维信息已无法满足社会和经济发展的需要，三维空间信息的获取在社会和经济发展中占据越来越重要的位置。如在水利水电工程、铁路、桥梁、高速公路、隧道工程，电力线布置等方面，三维空间信息的获取已成为这些工程不可缺少的工作环节^[1]

近年来，随着数字地球、数字城市^[2]、逆向工程^[3]、虚拟现实^[4]等新名词的相继提出，各种各样的三维空间信息获取工具和手段也在不断涌现，其中一点云文件作为主流，与影像数据相比，点云数据在内容、形式等方面具有很多自身的特点。第一，点云数据^[5]在形式上呈离散分布。“离散”是指数据点的位置、间隔等在三维空间中的不规则分布，.与数字影像像元间彼此独立的概念有所不同。这就意味着点云数据的相同平面坐标可以对应几个不同的高程值，从而有利于表现细节信息和变化剧烈的地形/地物。另一方面，这种形式也有自身的不足，如同名点难以选取。第二，点云数据具有可量测性，可以直接在点云上获取三维坐标、距离、方位角、表面法向量，还可以计算得到点云所表达目标的表面积、体积等。第三，点云数据具有一定的光谱特性。地面lidar技术结合了激光测量和摄影测量的特点，得到的点云包括三维坐标(X，Y，Z)、激光反射强度(Itensity) 颜色信息(RGB)。机载激光雷达系统获得的点云没有颜色信息(RGB)，只包括三维坐标(XYZ)、激光反射强度 (ltensity)。但强度信号是一个非常有用的信息源，它能够反映地表物体对激光信号的响应。而将得到的点云文件转化为可视化的窗口，而可视化(Visualization)是利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。可视化技术提供了一种形象、直观地显示大量抽象的、非直观的或者不可见的数据的能力，三维点云数据的可视化是其的重要应用之一^[6]。通过将点云数据以图形或图像的形式显示在屏幕上，能够更加清晰、有效地传达与沟通信息，对于数据的分析和应用具有重要阿意义，在特殊情况下，我们也许要将点云文件转化为可视化图像后对其进行人机交互的一些操作，比如取点，并显示其坐标，取面，渲染等等操作。本研究目的就是设计出这样一个可操作控件。

1.2 国内外研究现状及分析

三维激光扫描技术经过几十年的发展，大部分硬件和系统的关键问题都已

得到解决，目前已有不少成熟的系统，但激光点云数据处理方面的研究还相对滞后，能有效处理点云数据的软件还不多。目前，国外较知名的三维点云数据处理软件有：美国 Raindrop 公司的Geomagic Studio，它可以高效的从点云数据中创建出多边形网格^[7]；韩国INUS 公司的 Rapidform，它提供了一种类似 CAD 平台的曲面建模工具，可以从数据点中创建解析曲面^[8]；英国 DELCAM 公司的 CopyCAD，它能从点云中快速生成高质量的复杂曲面^[9]；美国 EDS 公司的 Imageware，它可以从点云中直接拟合出曲面^[10]。在国内较为出名的是浙江大学研发的点云数据处理软件 RE-Soft，它采用贝塞尔三角曲面模型，主要擅长处理形状方面的变化^[11]。在机载激光雷达点云数据处理软件方面，国外主要的处理软件有 Q Coherent公司的 LP360 软件^[12]、Speetrum Mapping 公司的 LIDMAS (用于机载激光雷达数据制图与分析）软件、芬兰 TerraSolid 公司的 TerraScan 软件和 EXELIS VIS公司的 ENVI LiDAR 软件等。而国内目前还没有成熟的商用机载激光雷达数据后处理软件，一般使用的都是国外激光雷达系统生产公司提供的数据后处理软件这些三维点云数据处理软件的类型虽然很多，但在实际应用中还存在较大局限性。例如 Geomagic 和 Image ware 在曲面拟合时提供的曲面质量不如其他的 CAD 软件，但 CAD 软件在处理海量的点云时速度却远不如 Geomagic 和Image ware^[13]；而对于激光雷达数据后处理软件，由于使用的是国外厂商提供的软件，因此其一般都存在维护成本高、使用不方便和不便于功能拓展等问题。以上这些问题在一定程度上制约了点云数据处理软件在实际中的广泛应用。点云数据的三维可视化是其后续处理的基础，将采集到的点云数据进行三维显示能使我们更直观的看到所扫描到的物体。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

设计三维可视化界面包括点云数据 I/O，点云数据显示，点线面的选取，渲染等可视化窗口。

2.2目标

设计出一个比较完整的可视化模块

2.3拟采用的技术方案及措施