应用地面三维激光扫描技术获取数据，可实现实体模型几何结构信息和纹理信息的准确描述，数据获取过程是交互式自动化进行的。尽管激光扫描光束可以测量获得实体表面反射的强度信息，然而，强度信息却要受到激光光束波长的限制，故点云只是表征实体表面的位置信息。为满足细节特征提取和描述把地面激光扫描仪和数码相机结合应用，可以说是技术上的完美互补。当前大部分的地面三维扫描系统都是这两种传感器的集成。集成应用获取的数据是具有彩色信息的多维空间点云数据。根据实际应用中的操作模式，构架一个完整的融合处理模型，见图2-6。几种传感器的特性，见表2-2。地面Lidar测量一般可以按照图2-7的步骤进行。

图2-6　多传感器融合应用的模型

表2-2　多种传感器的技术特性

图2-7　地面Lidar测量作业流程图

（1）数据采集。

在利用点云数据进行三维建模的过程中，数据采集是很重要的一个环节，它直接关系到最后创建出的三维模型质量。要想获得精确并且冗余度低的数据，必须减少在扫描过程中人为引入的误差。主要包括以下步骤：

①现场勘查。首先需要对被扫描物体及周围环境进行考察，确定各个扫描位置和放置反射体的位置。原则有三个：第一，要保证各扫描位置的数据可以获得完整的被扫物体数据；第二，尽量减少设站次数，以减少原始数据量和拼接误差；第三，确保两个扫描位置有至少4个不在一条直线上的公共反射体（片）。

②粗扫。在具体的从某一个方向对目标进行扫描时，一般先扫描一个较大的范围，争取使扫描范围内能有尽可能多的反射体（片），得到的点云图我们称之为粗扫图。

③精扫反射体。由于拼接要依靠反射体的中心坐标，所以在每一个位置的粗扫结束以后，需要找出扫描图上反射体（片）的位置。反射体（片）位置确定后要对反射体（片）进行一次精确的扫描，得到它们精确的三维坐标。

④对目标区域的精扫。在粗扫图的范围内我们还要对目标进行精确地扫描，得到的图我们称之为精扫图。

⑤拍摄场景照片。在扫描完成后，还要对扫描区域进行拍照，获取色彩和纹理信息。

完成以上5步，在一个扫描位置的数据采集工作即告结束。(www.daowen.com)

（2）数据处理。

①校准。校准是为了统一扫描仪坐标系SOCS和相机坐标系CMCS两个坐标系，这两个坐标系统一后才能准确地贴纹理。校准包括两个部分：第一次使用前的校准和每次使用的安装校准。第一次使用前必须按照扫描仪使用说明进行相机校准。第一次校准后会生成相关转换矩阵并存入工程文件。每次使用后相机会从扫描仪上取下，再次使用时按安装相机的位置和上次相比会有微小移动，因此每次使用前还需要进行安装校准。

②噪点的消除。测量中由于测量仪器以及其他方面的因素，噪点的存在不可避免，而噪点对重建工作有很大的影响。因此，在进行点云数据操作之前先进行消除噪点的工作。另外和目标无关的非主体部分也可视为噪点一并除去。

③点云的过滤。扫描仪工作过程中首先进行垂直方向的线扫描，然后按照设定的水平角分辨率水平转动，再进行垂直方向线扫描，这样的工作过程虽然很有规律，但是得到的点云依然散乱，建模之前对点云进行平滑是必要的。另外对于相当一部分建模对象，原始点云数据的密度过大，无疑增加了数据量，数据简化也是必要的。

④拼接。拼接之前要确定一个统一的坐标系，不使用全站仪的情况下可以用项目坐标系PRCS作为统一的坐标系。而PRCS通常选择第一个或最后一个扫描位置的局部坐标系。

⑤三角化。三角化后即得到由点云重建的网格模型。

⑥贴纹理。

完成以上6步就可以得到待建模对象的纹理网格模型了。而仅仅使用扫描仪本身是不能确定全局坐标系的。引入全站仪以后，全站仪测得的反射片中心坐标比扫描仪测量得精确，可以提高拼接精度。全站仪可以很容易地根据需要确定全局坐标。反射片是圆形的，中间有一个小孔，测量时很容易用全站仪找到中心。所有反射片要用扫描仪和全站仪分别测量中心点坐标。

全站仪和扫描仪分别得到4个反射片的坐标，见图2-8。扫描仪得到的坐标基于自身的局部坐标系，并且相关数据自动存入软件建立的工程文件。全站仪得到的坐标基于利用全站仪建立的全局坐标系。现场扫描后，把全站仪得到的所有标定物坐标数据导入软件全局坐标系（GLCS）的TPL列表。计算标定物在空间相互的距离、位置夹角，根据空间位置关系确定全站仪得到的标定物和扫描仪得到的标定物之间的对应关系。这个对应关系一经确定即可计算转换矩阵，把所有的扫描位置的局部坐标系转换到全局坐标系。从工作原理可以看出，放置反射片时应尽量让各反射片呈不规则分布。如果图示的3个反射片呈正方形分布，又在同一平面，那么无法根据反射片之间的距离和夹角区分3个反射片，也就无法把扫描仪的局部坐标转换到全局坐标。

图2-8　扫描仪结合全站仪工作原理示意图