一．选题的意义和目的

地面三维激光扫描技术是采用非接触式高速激光测量技术，以点云形式获取地形及复杂物体三维表面的阵列式几何图形数据。它是一种#8220;实景复制技术#8221;，也是继GPS技术之后在测绘领域出现的又一次技术革命。

地面三维激光扫描仪不但提供地物详细的几何信息（三维坐标），还提供地物表面在激光波长范围（近红外波段）下的反射信息，即回波信号的强度信息。激光脉冲打到相同的物质表面时，其回波信号的强度较为接近， 并且每种物质对激光信号的反射特性不一样， 高反射率介质对应强激光回波信号。因此激光强度信号可视为地物的一种特征。然而地物强度值不仅与在激光扫描仪波长范围下的反射率有关，还与地物几何形状、大气状况、仪器以及激光扫描数据有关

二．发展现状和未来趋势（国内外研究现状）

随着信息科学技术的不断发展，三维模拟 实物重构虚拟现实等理的相继提出，人们对事物的认识已从平面二维空间，逐渐转向空间三维立体思维模识已从平面二维空间，逐渐转向空间三维立体思维模式 三维激光扫描仪的出现解决了这一实际问题，通过三维激光扫描技术，又称实景复制技术，以其非接触、扫描速度快、获取信息量大、精度高、实时性强全自动化、复杂环境测量等优点，克服传统测量仪器的局限性，成为直接获取目标高精度三维数据，并实现三维可视化的重要手段它极大地降低了测量成本，节约时间，使用方便，而且应用范围广，在工程测量 变形监测 文物保护 森林和农业，医学研究，战场仿真等领域都有很大的发展空间。在三维激光扫描仪中有一重要数据#8212;#8212;回波信号的强度，它有重要的意义。

袁枫等提到在机载激光扫描系统可以直接生成扫描区域的数字表面模型,但是为了提取数字地面模型还须对LIDAR数据进行滤波处理。由于用坡度法对机载LIDAR数据进行滤波的不足,因此结合了LIDAR数据中的回波信号强度信息,提出了一种结合回波信号强度信息的LIDAR数据滤波方法。与坡度法相比,该方法提高了滤波的精度和效率。

曾静静等在讲述到机载激光扫描系统在采集三维坐标的同时,也提供回波信息(回波次数、回波强度)。可以利用回波信息提取道路的方法:逐层加密TIN提取数字地形模型(DTM),根据点云的回波信息从DTM中提取道路信息,通过搜索孤立点的滤波算法删除其中的噪声点。最后用实测数据对提取的道路信息进行精度分析,验证了该提取方法的有效性。

黄磊等根据车载三维测量系统中的激光扫描仪回光强度值，提出了一种基于强度值的地物信息提取和分类方法。将回光强度值进行角度、距离统一改正，并分级显示，通过绘制地物在不同能量级上的分布曲线，确定曲线峰值对应的强度级。实验结果表明，区分不同地物分布曲线上的峰值可以实现地物的提取和分类。

文献[1]指出三维机载激光扫描测高数据中不仅含有每个激光脚点的位置和高程信息 ,而且越来越多的系统同时能提供激光脚点回波信号的强度信息。不同反射面介质对激光信号的反射特性不一样 ,用实测的数据对激光回波信号的强度信息进行统计标定 ,并基于标定结果 ,实现了联合激光强度信息和高程信息进行分类的算法 ,获得了较为满意的结果。

路兴昌等根据三维激光扫描的特点 , 设计提出一种从点云数据中分离出目标对象的特征提取方法。首先根据激光回波信号特征和采样点距离特征进行阈值确定 , 然后通过将回波信号强度和距离信号位于各自阈值范围之外的对象滤除 , 从而得到滤波后的目标物体点云数据集。应用上述方法对室外建筑物数据进行试验,得到较好的效果, 表明该方法适用于部分目标对象的初步分离。

发展趋势：今后三维激光扫描仪的研究和进一步应用主要体现在以下几个方面:1.进一步提高精度,解决精密工程测量问题和工业测量问题。2.与其他传感器集成,如与摄影测量/CCD的集成,与动态测量车的集成,相互利用其优点,扩展应用领域,提高工作效率。3.数据处理软件的已有功能的完善与新功能的进一步开发。4.进一步研究三维激光扫描仪从静态测量到动态测量的各项指标。5.进一步研究新的传感器,如新型的PMD相机的出现,又为我们提供了一种新的手段。PMD相机也就是在CCD的每一个像素上都装有距离测量传感器,这样就可以在一瞬间直接获得从相机发出的激光斑点的3维坐标和强度。这类仪器的测距采用脉冲法,测程比较短(1～10m),测距精度不很高(厘米级)。如苏黎世CSEM公司生产的SwissRanger3D传感器,它基本上是便携式,价格便宜,处理速度很快,也将会有广阔的应用领域。