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如何选择三维激光扫描仪.doc

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如何选择三维激光扫描仪?[ZT]2010-05-03 11:18如何选择三维激光扫描仪? 目前市场上销售的射程大于 10 米的三维激光扫描仪有许多不同的型号。如何看懂各个厂家的参数和配置,性能的优劣,尽量不受销售代表的误导,选择适合自己应用的型号,是一个比较困难的问题。本文现就一些常见的问题做一个简要的和客观的介绍。 问题一:三维激光扫描仪的类型: 目前市场上销售的三维激光扫描仪按扫描方式划分有两种: 基于时间-飞行差;  基于相位差 问题二:两种类型的三维激光扫描仪的销售情况如何? 基于时间-飞行差的三维激光扫描仪约占总数量的 90%以上, 而基于相位差三维激光扫描仪约占总数量的 9%。 问题三:两种类型的三维激光扫描仪的主要性能特点如何? (1)基于时间-飞行差的三维激光扫描仪的性能特点: a. 射程:大于 200 米,最远的甚至达到 6,000 米; b. 精度:对于中距离脉冲扫描式三维激光扫描仪(最大射程: 27,000 赫兹)处于一个量级,但是,仍然远比 Riegl 的 VZ-400 要慢(最大激光发射频率:300,000 赫兹,时间: 27,000 赫兹,它在完成一个全景(360 度水平)的最高精度扫描所需的时间小于 10 分钟。而天宝的 GS 系列,它在完成一个全景(360 度水平)的最高精度扫描所需的时间大于 80 分钟。 Riegl 的最新型 VZ-400(PRR=300,000 赫兹),完成一个全景(360 度水平)的最高精度扫描所需的时间小于 2 分钟。 另一方面,三维激光扫描仪的脉冲发射频率和精度是有多重的选择档。因此选择的发射频率和精度(即角分辨率)越低,完成一个全景(360 度水平)扫描所需要的时间越短。最低精度的全景扫描往往只需要几十秒钟。 问题八:激光扫描速度 Scan Rate 是什么? 有些厂家,如徕卡,常常给出激光扫描速度:如激光扫描速度 5,000 点/秒(ScanStation1)或 50,000 点/秒(ScanStation 2)。它实际上是发自激光器的单位时间的激光点数,PRR 即激光重复发射频率。 从物理上讲,这种定义是不对的,激光扫描速度应该指的是单位时间内激光所扫描的长度值 但是,习惯成自然,我们也不能要求徕卡公司改变他的习惯,权当如此。 问题九:如何鉴定设备的激光发射频率或激光扫描速度? 由于到目前为止,也没有一个官方的组织和检校机构来对激光扫描仪进行质量鉴定,因此有关激光扫描仪的发射频率、最大测量距离、测量精度也没有一个统一的评判标准,只能靠各个厂家和用户自己来裁定。 实际上,即使激光扫描仪发射了 5,000 点/秒,激光扫描仪最多只能接受到1/3,其余的 2/3 都被散射了。如果垂直方向的角度大于±40 度,激光扫描仪在单位时间内所能够接受到的激光点的数量还要小于 1/3,甚至小于 1/5。 因此 Riegl 公司就专门给出了一个参数:Maximum Measurement Rate 单位时间内能够接收(测量)到的最多激光点云数目。这是一个可以由用户自己来检查的参数。 如:许多用户对比了徕卡公司的 ScanStaion1 和 ScanStation2,发现其所有参数都一样,只有激光扫描速度由 5,000 点/秒提高到 50,000 点/秒,而且前后推出的时间不到一年。在使用时,也没有感觉到激光点云的密度有多大的增加。由于用户不能拆开激光扫描仪,即使有疑问,也束手无策。但是,我们可以选择一个扇墙,将垂直角度设定在±10 度以内,水平扫描角度设为 20 度,扫描距离小于 50 米,然后对 20 秒时间内的扫描结果进行评判。如果接受到的激光点云数目远小于 50,000 点/秒的 1/3(即 17,000 点/秒 X 20 秒=340,000 点),那就说明你的质疑是对的。 问题九:如何评价激光扫描的最大距离? 每一款的激光扫描仪的最大扫描距离与光线的强弱、由此所引起的物体反射率的变化、垂直扫描角度的大小等相关。 一般:徕卡、天宝、Optech 等公司喜欢用发射率为 90%的物体作为参考物体,而 Riegl 公司喜欢用发射率为 80%的物体作为参考物体。我们知道,当光打到物体反射率越高的物体,所反射回来的光信号越多,强度越高,因此,激光扫描仪的射程也越远。 但是,大多数的地面、建筑物的反射率为 40%--50%,大多数的树木的反射率为30%--70%,煤和沥青路面在 15%和 25%之间,因此在实际应用中,我们要对设备的最大射程打折。 对于不同公司的产品,因为他们所依据的基础反射率不同,打折幅度不同。 以建筑物扫描为例,对于 Riegl 的扫描仪,打六折, Riegl 三维激光扫描仪型号 LMS-Z210ii :最大扫描距离(反射率为 80%)600米 ;实际应用:建筑物
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