三維鐳射掃描技術又稱為實景複製技術，利用鐳射測距原理，透過高速鐳射掃描測量方法，大面積、高解析度地獲取被測物件表面的高精度三維座標資料以及大量空間點位資訊，可以快速建立高精度(精度可達毫米級)、高解析度的物體真實三維模型以及數字地形模型。是測繪領域繼GPS技術之後的又一次技術革命。
相較於傳統二維平面圖紙的抽象表示，三維鐳射掃描技術，可以直觀反映真實世界的本來面目，應用領域非常廣泛，主要有文物古蹟保護、建築、規劃、土木工程、工廠改造、室內設計、建築監測、交通事故分析、法律證據收集、災害評估、船舶設計、數字城市、軍事等。
三維鐳射掃描系統根據其搭載的不同的平臺分為：
（1） 固定式鐳射掃描系統。也稱地面三維鐳射掃描器，使用時在地面不同方位設定測站進行掃描。
（2） 車載鐳射掃描系統。以汽車作為平臺，在連續移動過程中連續快速掃描。
（3） 機載鐳射掃描系統。以無人機或有人機作為平臺，在空中對地面進行連續快速掃描。
（4） 手持型鐳射掃描系統。屬於行動式鐳射掃描器，使用簡單、快捷、輕便。
（5） 揹包式鐳射掃描系統。採用人工揹包式揹負作業，能適應複雜路線及環境。
三維鐳射掃描系統透過掃描目標物體，可獲得海量的高精度空間三維點雲資料，單點精度可達到毫米級，並且可具有真實色彩資訊。獲取的點雲模型能充分體現出目標物體的三維特徵資訊。根據不同的需求，透過對點雲資料的分析、處理，可以獲得滿足不同需求的豐富資料，從而在不同領域發揮不可比擬的重要作用。
一、古建文物保護領域
根據掃描獲取的點雲資料，生成古建正射影像。
根據正射影像可繪製古建平面、立面及剖面圖等傳統施工圖紙。
根據三維點雲模型可輔助建模，細節更加豐富，模型更加真實準確，方便後續對古建的修復、維護及展示等工作。
二、工程領域
1. 地形測量
3D數字高程
三維鐳射掃描點雲模型可以獲得現狀建築的全面資料。根據點雲模型返畫CAD圖可獲得高精度的設計圖紙。
2. 規劃、設計
專案規劃設計階段，首要工作是獲得專案及周邊的環境資訊，環境資訊越充分，規劃設計工作越得心應手。採用三維鐳射掃描技術對專案目標環境進行掃描，取得的高精度三維模型，不僅直觀、真實，而且包含有專案目標的全部空間資訊，對規劃設計工作可以起到事半功倍的效果。
在取得的三維空間資訊的基礎上，可以進一步進行日照分析、管道分析等。
3. 老舊建築的維護、修復、測量
對於老舊建築，採用三維掃描技術可以逆向繪製CAD圖紙，輔助進行設計、施工、測量等工作。
4. 工程測量
由於具有高精度、掃描資料全面的特點，三維鐳射掃描技術可代替傳統的工程測量，並在某些方面解決傳統手段解決不了的難題，發揮獨特的作用。
(1) 監理測量
三維鐳射掃描是真實場景的複製，資料具有客觀可靠性，為監理隱蔽工程、重點部位工程質量提供有效依據，為避免日後的糾紛提供了客觀依據。
(2) 竣工測量
竣工測量要求對實際施工完成的建築物進行測量，基於對實景掃描及高精度的特點，三維鐳射掃描技術在對異形建築測量等方面，可以發揮獨特的優勢。
(3) 隧道測量
透過三維鐳射掃描器進行測量，獲取隧道表面海量資料點，可生成真實隧道模型，無論是超欠挖分析還是收斂變形分析，結果都更加精準。
資料全面，海量點雲，還原隧道真實形態，細節也清晰可辨，資料可隨意檢視。
結果精準，可達毫米級的測量精度，準確反映隧道變化情況。
收斂變形分析。基於多期資料，可進行隧道收斂變形分析。
超欠挖分析。透過點雲模型與設計模型進行對比，可自動生成超欠挖報告，得到各段超欠挖體積分析，同時也可在任意斷面處檢視形態對比。
5. 變形監測
由於三維鐳射掃描技術具有高精度的特點，在一定的條件控制下，精度可達到1毫米以內，三維鐳射掃描技術可以用來對變形進行監測。主要應用在建築物變形監測、基坑變形監測、橋樑變形監測、隧道變形監測以及地表形變監測等方面。
建築物變形監測
基坑變形監測
橋樑變形監測
6. 土方和體積測量
採用三維鐳射掃描器對現場地形地貌進行掃描，獲得現場高精度三維地形資料，對相關資料進行處理後可以計算出土方工程量或其它相關體積。
根據專案情況，採用地面三維鐳射掃描器在不同站點進行掃描。
掃描後，現場原始地貌被真實、直觀、精確記錄。
根據需要可以處理出地形圖、等高線、三維模型等各種資料成果。
現場標高點位資料可現場進行復核。
測量成果可進行存檔，土方體積計算可採用方格網等方式進行復核，方便後續審計、結算。
7. 三維掃描+BIM應用
三維鐳射掃描與BIM均以三維模型為中心，兩者存在天然的相關性。三維鐳射掃描是BIM應用中最基礎的一個重要環節，對現場三維實際進行採集後與BIM進行結合，才能發揮BIM技術的應用價值。
(1) 三維掃描協助BIM進行逆向建模
透過三維鐳射掃描取得真實、精確點雲模型。
採用相關軟體輔助建立BIM模型。
在沒有目標圖紙資料的情況下，採用三維鐳射掃描建立BIM模型是最高效的手段。建築建成後，即使有原始圖紙資料，採用三維鐳射掃描建立的BIM模型更符合實際修建完成的建築，方便後期的運營管理。
(2) 輔助裝飾裝修等二次設計
掃描取得的點雲模型提供直觀及全面的原始室內原始設計資料。
在真實模型基礎上進行的裝修設計更加完善、減少變更及返工。
在真實模型基礎上進行幕牆設計可以提高設計精度和施工質量。
(3) 施工檢測及驗收
BIM模型可以指導施工，三維掃描模型可以描述真實情況，將兩者進行對比，不僅可以發現施工偏差，還可以檢測施工質量。
實際施工模型與設計BIM模型對比，可以檢查施工偏差情況。
施工偏差及施工質量分析資料一目瞭然。
8. 工程存檔及展示
在工程建設當中，有很多工程存檔及專案展示的需要，採用三維鐳射掃描技術可以全面對工程進行存檔，全方位對工程進行展示，滿足工程後期結算、索賠，以及對樣板工程進行展示的需要。
9. 鋼結構檢測
採用三維掃描技術將複雜零部件的三維尺寸精確進行掃描，並將得到的點雲與設計模型做精確地三維偏差分析，從而分析出零部件與設計模型的偏差，檢測製作質量。
無接觸式自動測量，高效快捷。
海量三維真彩色點雲資料，即便是複雜異形鋼構件也可全面測量記錄。
毫米級測量精度，保證檢測結果準確，採用色譜圖反映實際製造成果與設計模型間偏差，顯示更加全面直觀。
10. 公路改擴建測量
在公路改擴建工程中，對已有舊路佔地邊線、路基、路面、橋涵的測量和現狀描述對設計過程中的參考與決策尤為重要。採用車載鐳射掃描測量系統，每秒百萬點的測量速率，40-60公里每小時的行駛速度，可快速獲得路面點座標資訊及道路兩側地形情況。資料獲取的質量和有效性高於傳統的人工採集。
透過先進演算法進行點雲解算，點雲精度可達5cm，滿足公路改擴建測量精度要求。
成果豐富。海量點雲可提取車道線，生成公路橫斷面、地形圖等成果。
三、電力管理領域
對已建成的電力網路，需要有效地對其進行巡線管理，以確保電力的安全輸送。
多平臺鐳射雷達系統具有快速獲取高精度鐳射點雲和高解析度數碼影像的優點，可以獲得輸電線路相關距離測量的資料，適用於對新建線路的走向選擇設計、對已建線路的危險點巡線檢查、線路資產管理以及各種專業分析。
以高精度、高解析度正射影像和鐳射點雲資料為基礎，結合架空送電線路設計業務需求，實現線路路徑最佳化設計、杆塔最佳化設計的一體化全流程應用。基於剖面進行塔位最佳化，根據塔位座標資料、塔基斷面資料對線路各種指標進行統計分析。
利用無人機鐳射雷達系統獲取的高精度點雲可以檢測建築物、植被、交叉跨越等對線路的距離是否符合執行規範,線間距是否滿足安全執行的要求；同時相機獲取的高畫質晰度的影像，可以讓巡檢人員在室內進行線路設施裝置和通道異常的判別。根據分類得到的電力線、植被和地面等分類的點雲，可以計算出靠近電力線的植被並標記出來，可以起到預警的效果。
透過採集的高精度鐳射點雲和高解析度數碼影像資料，處理成DOM、DEM，結合分類後的點雲，可以實現電力線路三維建模，恢復線路走廊地形地貌、地表附著物(樹木、建築等)、線路杆塔三維位置和模型等，輔以線路設施裝置引數錄入，可實現線路資產管理。
四、影視製作領域
在影視拍攝中，一些特殊的場景和道具無法進行實拍，或者在一些大型動畫的製作中，採用三維鐳射掃描技術對場景或道具進行掃描、建模，然後利用計算機進行後期製作，在大大減少人力投入的同時，效果也更顯逼真。
五、結語
三維鐳射掃描技術的應用遠不僅限於以上場景，由於與真實三維世界高度契合，符合大資料時代的技術發展趨勢，三維鐳射掃描技術應用必定在相關領域中快速發展、大展身手，讓我們拭目以待......
三維鐳射掃描技術又稱為實景複製技術，利用鐳射測距原理，透過高速鐳射掃描測量方法，大面積、高解析度地獲取被測物件表面的高精度三維座標資料以及大量空間點位資訊，可以快速建立高精度(精度可達毫米級)、高解析度的物體真實三維模型以及數字地形模型。是測繪領域繼GPS技術之後的又一次技術革命。
相較於傳統二維平面圖紙的抽象表示，三維鐳射掃描技術，可以直觀反映真實世界的本來面目，應用領域非常廣泛，主要有文物古蹟保護、建築、規劃、土木工程、工廠改造、室內設計、建築監測、交通事故分析、法律證據收集、災害評估、船舶設計、數字城市、軍事等。
三維鐳射掃描系統根據其搭載的不同的平臺分為：
（1） 固定式鐳射掃描系統。也稱地面三維鐳射掃描器，使用時在地面不同方位設定測站進行掃描。
（2） 車載鐳射掃描系統。以汽車作為平臺，在連續移動過程中連續快速掃描。
（3） 機載鐳射掃描系統。以無人機或有人機作為平臺，在空中對地面進行連續快速掃描。
（4） 手持型鐳射掃描系統。屬於行動式鐳射掃描器，使用簡單、快捷、輕便。
（5） 揹包式鐳射掃描系統。採用人工揹包式揹負作業，能適應複雜路線及環境。
三維鐳射掃描系統透過掃描目標物體，可獲得海量的高精度空間三維點雲資料，單點精度可達到毫米級，並且可具有真實色彩資訊。獲取的點雲模型能充分體現出目標物體的三維特徵資訊。根據不同的需求，透過對點雲資料的分析、處理，可以獲得滿足不同需求的豐富資料，從而在不同領域發揮不可比擬的重要作用。
一、古建文物保護領域
根據掃描獲取的點雲資料，生成古建正射影像。
根據正射影像可繪製古建平面、立面及剖面圖等傳統施工圖紙。
根據三維點雲模型可輔助建模，細節更加豐富，模型更加真實準確，方便後續對古建的修復、維護及展示等工作。
二、工程領域
1. 地形測量
3D數字高程
三維鐳射掃描點雲模型可以獲得現狀建築的全面資料。根據點雲模型返畫CAD圖可獲得高精度的設計圖紙。
2. 規劃、設計
專案規劃設計階段，首要工作是獲得專案及周邊的環境資訊，環境資訊越充分，規劃設計工作越得心應手。採用三維鐳射掃描技術對專案目標環境進行掃描，取得的高精度三維模型，不僅直觀、真實，而且包含有專案目標的全部空間資訊，對規劃設計工作可以起到事半功倍的效果。
在取得的三維空間資訊的基礎上，可以進一步進行日照分析、管道分析等。
3. 老舊建築的維護、修復、測量
對於老舊建築，採用三維掃描技術可以逆向繪製CAD圖紙，輔助進行設計、施工、測量等工作。
三維鐳射掃描點雲模型可以獲得現狀建築的全面資料。根據點雲模型返畫CAD圖可獲得高精度的設計圖紙。
4. 工程測量
由於具有高精度、掃描資料全面的特點，三維鐳射掃描技術可代替傳統的工程測量，並在某些方面解決傳統手段解決不了的難題，發揮獨特的作用。
(1) 監理測量
三維鐳射掃描是真實場景的複製，資料具有客觀可靠性，為監理隱蔽工程、重點部位工程質量提供有效依據，為避免日後的糾紛提供了客觀依據。
(2) 竣工測量
竣工測量要求對實際施工完成的建築物進行測量，基於對實景掃描及高精度的特點，三維鐳射掃描技術在對異形建築測量等方面，可以發揮獨特的優勢。
(3) 隧道測量
透過三維鐳射掃描器進行測量，獲取隧道表面海量資料點，可生成真實隧道模型，無論是超欠挖分析還是收斂變形分析，結果都更加精準。
資料全面，海量點雲，還原隧道真實形態，細節也清晰可辨，資料可隨意檢視。
結果精準，可達毫米級的測量精度，準確反映隧道變化情況。
收斂變形分析。基於多期資料，可進行隧道收斂變形分析。
超欠挖分析。透過點雲模型與設計模型進行對比，可自動生成超欠挖報告，得到各段超欠挖體積分析，同時也可在任意斷面處檢視形態對比。
5. 變形監測
由於三維鐳射掃描技術具有高精度的特點，在一定的條件控制下，精度可達到1毫米以內，三維鐳射掃描技術可以用來對變形進行監測。主要應用在建築物變形監測、基坑變形監測、橋樑變形監測、隧道變形監測以及地表形變監測等方面。
建築物變形監測
基坑變形監測
橋樑變形監測
6. 土方和體積測量
採用三維鐳射掃描器對現場地形地貌進行掃描，獲得現場高精度三維地形資料，對相關資料進行處理後可以計算出土方工程量或其它相關體積。
根據專案情況，採用地面三維鐳射掃描器在不同站點進行掃描。
掃描後，現場原始地貌被真實、直觀、精確記錄。
根據需要可以處理出地形圖、等高線、三維模型等各種資料成果。
現場標高點位資料可現場進行復核。
測量成果可進行存檔，土方體積計算可採用方格網等方式進行復核，方便後續審計、結算。
7. 三維掃描+BIM應用
三維鐳射掃描與BIM均以三維模型為中心，兩者存在天然的相關性。三維鐳射掃描是BIM應用中最基礎的一個重要環節，對現場三維實際進行採集後與BIM進行結合，才能發揮BIM技術的應用價值。
(1) 三維掃描協助BIM進行逆向建模
透過三維鐳射掃描取得真實、精確點雲模型。
採用相關軟體輔助建立BIM模型。
在沒有目標圖紙資料的情況下，採用三維鐳射掃描建立BIM模型是最高效的手段。建築建成後，即使有原始圖紙資料，採用三維鐳射掃描建立的BIM模型更符合實際修建完成的建築，方便後期的運營管理。
(2) 輔助裝飾裝修等二次設計
掃描取得的點雲模型提供直觀及全面的原始室內原始設計資料。
在真實模型基礎上進行的裝修設計更加完善、減少變更及返工。
在真實模型基礎上進行幕牆設計可以提高設計精度和施工質量。
(3) 施工檢測及驗收
BIM模型可以指導施工，三維掃描模型可以描述真實情況，將兩者進行對比，不僅可以發現施工偏差，還可以檢測施工質量。
實際施工模型與設計BIM模型對比，可以檢查施工偏差情況。
施工偏差及施工質量分析資料一目瞭然。
8. 工程存檔及展示
在工程建設當中，有很多工程存檔及專案展示的需要，採用三維鐳射掃描技術可以全面對工程進行存檔，全方位對工程進行展示，滿足工程後期結算、索賠，以及對樣板工程進行展示的需要。
9. 鋼結構檢測
採用三維掃描技術將複雜零部件的三維尺寸精確進行掃描，並將得到的點雲與設計模型做精確地三維偏差分析，從而分析出零部件與設計模型的偏差，檢測製作質量。
無接觸式自動測量，高效快捷。
海量三維真彩色點雲資料，即便是複雜異形鋼構件也可全面測量記錄。
毫米級測量精度，保證檢測結果準確，採用色譜圖反映實際製造成果與設計模型間偏差，顯示更加全面直觀。
10. 公路改擴建測量
在公路改擴建工程中，對已有舊路佔地邊線、路基、路面、橋涵的測量和現狀描述對設計過程中的參考與決策尤為重要。採用車載鐳射掃描測量系統，每秒百萬點的測量速率，40-60公里每小時的行駛速度，可快速獲得路面點座標資訊及道路兩側地形情況。資料獲取的質量和有效性高於傳統的人工採集。
透過先進演算法進行點雲解算，點雲精度可達5cm，滿足公路改擴建測量精度要求。
成果豐富。海量點雲可提取車道線，生成公路橫斷面、地形圖等成果。
三、電力管理領域
對已建成的電力網路，需要有效地對其進行巡線管理，以確保電力的安全輸送。
多平臺鐳射雷達系統具有快速獲取高精度鐳射點雲和高解析度數碼影像的優點，可以獲得輸電線路相關距離測量的資料，適用於對新建線路的走向選擇設計、對已建線路的危險點巡線檢查、線路資產管理以及各種專業分析。
以高精度、高解析度正射影像和鐳射點雲資料為基礎，結合架空送電線路設計業務需求，實現線路路徑最佳化設計、杆塔最佳化設計的一體化全流程應用。基於剖面進行塔位最佳化，根據塔位座標資料、塔基斷面資料對線路各種指標進行統計分析。
利用無人機鐳射雷達系統獲取的高精度點雲可以檢測建築物、植被、交叉跨越等對線路的距離是否符合執行規範,線間距是否滿足安全執行的要求；同時相機獲取的高畫質晰度的影像，可以讓巡檢人員在室內進行線路設施裝置和通道異常的判別。根據分類得到的電力線、植被和地面等分類的點雲，可以計算出靠近電力線的植被並標記出來，可以起到預警的效果。
透過採集的高精度鐳射點雲和高解析度數碼影像資料，處理成DOM、DEM，結合分類後的點雲，可以實現電力線路三維建模，恢復線路走廊地形地貌、地表附著物(樹木、建築等)、線路杆塔三維位置和模型等，輔以線路設施裝置引數錄入，可實現線路資產管理。
四、影視製作領域
在影視拍攝中，一些特殊的場景和道具無法進行實拍，或者在一些大型動畫的製作中，採用三維鐳射掃描技術對場景或道具進行掃描、建模，然後利用計算機進行後期製作，在大大減少人力投入的同時，效果也更顯逼真。
五、結語
三維鐳射掃描技術的應用遠不僅限於以上場景，由於與真實三維世界高度契合，符合大資料時代的技術發展趨勢，三維鐳射掃描技術應用必定在相關領域中快速發展、大展身手，讓我們拭目以待......