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激光点云扫描测绘技术 营造数字化战场环境

2013-04-25 08:47
木中君
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    OFweek激光网讯:激光,被誉为“最快的刀”“最准的尺”和“最亮的光”,是20世纪以来继原子能、计算机、半导体等之后人类的又一重大发明。

  激光具有定向发光、亮度极高、颜色极纯、能量密度极大等特点,其原理虽然早在20世纪初就已被科学家发现,但直到20世纪60年代激光器才被首次成功研制出来。这种神奇之光一问世,便展示出了广阔的应用前景,并获得了飞速发展。目前,在一些科技强国除将先进激光技术广泛用于通信、微电子、精密仪器等尖端领域外,一种新兴的激光点云术也正在异军突起。
 
  积点成云,激光还能这样用
 
  当一束激光照射到物体表面时,所反射的激光会携带方位、距离等信息。若将激光束按照某种轨迹进行扫描,便会边扫描边记录到反射的激光点信息,由于扫描极为精细,则能够得到大量的激光点,因而就可形成激光点云。
 
  在探索激光点云之前,人们对激光的应用主要还集中在利用激光定向准、频率纯等特性方面,主要是对激光点的应用。而激光点云,则是在激光点基础上,实现积点成云,因而成为激光应用技术领域的重要突破。
 
  目前激光点云技术应用不断拓展,尤其在军事、国防建设以及军队遂行多样化任务中,均可大显身手。据悉,目前国际上已将激光点云新技术应用于灾后重点地区的环境检测等方面,通过比对分析不同时间激光扫描得到的山体图像,便能够实现山体滑坡或塌方等重大险情的准确预报。
 
  三维信息,巧识庐山真面目
 
  激光点云新技术通过激光扫描的方法,可实现对目标从整体到局部的高精度测量,从而获取目标线、面、体、空间等三维数据,建立目标三维数字模型,所以此项新技术本领超常,最善识“庐山真面目”。
 
  扫描速度快:激光点云扫描技术可以在短时间内获取目标的三维信息,目前较先进的激光点云扫描仪扫描速度已达到一百万点每秒以上。
 
  扫描精度高:激光点云扫描能以高精度的方式获取目标的表面特征,测距精度在50米的距离上可达到毫米级和亚毫米级。
 
  非接触测量:由于测量过程为非接触方式,所以能够很好保护被测对象,能安全测量贵重物品、易损物品、危险物品。
 
  三维空间目标直接生成:可以直接在点云上获取三维坐标、距离、方位角等,数据直观,甚至可直接用于三维软件设计。
 
  测程远:目前激光点云测程在国际上已可以达到两千米甚至更远的距离。
 
  精确扫描,营造数字化战场环境
 
  激光点云扫描作为一种快速发展的新兴技术,在军事领域显示出了广阔的应用前景。例如,在国外,激光点云扫描已经用于装备部件数字化,进而实现计算机虚拟装配,支持武器的设计与改进。在武器质量鉴定领域,激光点云扫描可以发现极其细微的差别,因而可严把武器装备出厂时的质量鉴定和验收关。在军事训练方面,激光点云技术可以实现对大范围的战场环境进行数字化营造,从而建立起逼真的作战训练环境。目前,国外军事专家还在论证战时利用激光点云新技术进行战场扫描,欲实现武器毁伤效果评估,为联合作战提供精确的决策情报支持。
 
  大显身手,虚拟与现实互动
 
  有专家很形象地说:我们原来都是把虚拟的东西现实化,现在是把现实的东西虚拟化,而激光点云则是完成这一重要过程的桥梁和媒介。
 
  激光点云技术应用,既有利于国民经济建设,又有益于国防建设领域,可广泛用于汽车、轮船、飞机等复杂形状和结构的研究制作,从而大大缩短产品设计和生产周期,全面提高产品质量和降低生产成本。
 
  激光点云用于工程测绘领域更是身手不凡,从地形测量、采矿测量、地质研究,到建筑、桥梁、铁路、隧道、港口等工程,三维激光扫描技术作为全新的技术手段可使工程建设更简捷,数据结果更准确、更快速,使综合效益显著提高。此外,激光点云技术还广泛适用于对树木、地表、雕塑等复杂结构对象的深度研究,同时还能广泛应用于考古、艺术品复制、环境监测等众多领域,因而此项新技术在当今信息时代已愈来愈受到世界各国的青睐。
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