一、引言

三维激光扫描技术是一种新兴的物体空间数据的获取方式，采用这种技术可以直接得到物体表面的空间采样点，即点云数据，利用点云数据就可以重构三维物体表面。这种方式的优点在于可以不受曲面复杂程度的影响，重构出任意曲面，表面采样密度足够的话可以达到很高的重构精度。

二、研究背景

由于三维激光扫描仪的优越性，使其在很多的领域得到了认可。比如2001年3月，清华大学土木系和徕卡测量系统公司的技术人员采用Cyra三维激光扫描系统对清华大学校内的建筑物二校门进行了三维激光扫描，并基于生成的点云数据建立了二校门的三维模型。北京建筑工程学院与故宫博物馆合作，采用了三维激光测绘技术，采集了太和殿的完整点云数据，用逆向工程的方法建成了太和殿的三维模型；2006年12月，北京建设数字科技有限责任公司利用徕卡测量系统HDS3000型三维激光扫描系统高精度地采集乐山大佛的表面数据，并利用该系统附带的数据处理软件建立精确的乐山大佛三维立体模型等等。所以，这种三维场景模型不仅在古建筑重建、变形监测、数字城市方面得到了广泛的运用，尤其是在虚拟现实、地形勘探、城市规划、智能交通等诸多领域有着广泛的应用前景和价值。

三、研究意义

虽然三维激光扫描技术在出现的这十多年来，硬件方面不断完善，多数的问题都已经得到解决，但是这一技术在各领域中的研究也是处于初步发展阶段。现阶段还存在许多问题，例如，在仪器的精度研究方面尚缺乏较为系统的研究与评价方法；在数据处理方面也缺乏较为成熟的理论与算法，甚至有些数据处理方面的理论与方法尚未开展研究。所以，对于三维激光扫描技术进行研究具有很强的实际意义。

四、研究内容

本课题主要研究利用点云数据进行地面三维激光扫描与建模的方法，对雕像进行建模与可视化。采用合适的方法对所得的点云数据进行过滤、配准、构建格网等处理，最终建立目标雕像的三维模型。

具体的步骤为：

首先使用三维激光扫描仪，对某雕像进行三维建模。先通过现场勘察，依据扫描的目的和精度要求，结合雕像周边的环境，考虑到扫描仪获取数据的功能，比如采用公共点（标靶）数据拼接方式对雕像进行4站扫描。在雕像的4个角分别设站，站与站之间有三个公共标靶球，设置精度为高等精度，每站扫描时间约10分钟，每站扫描完成后在显示屏上查看点云数据。待扫描全部结束，关闭仪器，检测点云数据是否完整或者是否有效果不好的区域，然后决定是否要进行加密测量或者本站重测，最后确保得到精确可靠的点云数据。获取点云数据后，就需要进行三维建模，分为点阶段和多边形阶段。