三维激光扫描机的分类及工作原理

90年代中期开始出现的三维激光扫描技术，是继GPS空间定位系统之后测绘技术的又一次突破。三维激光扫描机基于激光测距原理，将激光投射至被测物体表面，然后反射回扫描仪中的传感器。基于此，扫描仪计算与物体的距离，确定物体在空间中的位置，并获得3D点云数据。

根据扫描服务平台，三维激光扫描机可分为机载(或星载)激光扫描系统软件、陆基激光扫描系统软件和手持式激光扫描系统软件。激光扫描仪作为目前获取3D数据时效性较高的工具，根据有效扫描距离可分为以下几类：

1、短距离激光扫描仪：扫描距离不超过3m，一般合理扫描距离0.6~1.2m通常，该扫描仪扫描速度快、精度高，适用于小型模具的测量； 2、中距离3D激光扫描仪：多用于大型模具和室内空间的测量，扫描距离小于30m；3、长距离三维激光扫描仪：主要用于建筑物、矿山、大坝、大型土木工程等的测量，扫描距离大于30m；4、航空3D激光扫描仪：扫描距离通常在1km以上，需要配备精确的导航定位系统，可用于大范围地形的扫描测量。之所以这样分类，是因为激光测量的有效距离是三维激光扫描仪应用范围的重要条件，特别是对于大型地物和场景的观测，或者是不可接近的地物等。必须考虑扫描仪的实际测量距离。另外，被测物体距离越远，地面物体观测精度越差。因此，为了保证扫描数据的准确性，必须在相应类型扫描仪规定的参考范围内使用。

三维激光扫描机的工作原理：无论是什么类型的扫描仪，三维激光扫描机的构建原理都是相似的。三维激光扫描仪的主体结构是一个高速精确的激光测距仪，配有一组反射棱镜，可以引导激光，以均匀的角速度进行扫描。激光测距仪主动发射激光，同时可以接收自然物体表面反射的信号，从而可以对每个扫描点测量出从测站到扫描点的距离。结合水平和垂直扫描方向，可以得到每个扫描点与站点的空间相对坐标。如果已知站点的空间坐标，则可以获得每个扫描点的三维坐标。以一台徕卡3D激光扫描仪为例，扫描仪用反光镜垂直扫描，用伺服电机水平旋转仪器完成水平360度扫描，从而获得3D点云数据。