激光,被譽為(wei) “最快的刀”“最準的尺”和“最亮的光”,是20世紀以來繼原子能、計算機、半導體(ti) 等之後人類的又一重大發明。
激光具有定向發光、亮度極高、顏色極純、能量密度極大等特點,其原理雖然早在20世紀初就已被科學家發現,但直到20世紀60年代激光器才被首次成功研製出來。這種神奇之光一問世,便展示出了廣闊的應用前景,並獲得了飛速發展。目前,在一些科技強國除將先進激光技術廣泛用於(yu) 通信、微電子、精密儀(yi) 器等尖端領域外,一種新興(xing) 的激光點雲(yun) 術也正在異軍(jun) 突起。
積點成雲(yun) ,激光還能這樣用
當一束激光照射到物體(ti) 表麵時,所反射的激光會(hui) 攜帶方位、距離等信息。若將激光束按照某種軌跡進行掃描,便會(hui) 邊掃描邊記錄到反射的激光點信息,由於(yu) 掃描極為(wei) 精細,則能夠得到大量的激光點,因而就可形成激光點雲(yun) 。
在探索激光點雲(yun) 之前,人們(men) 對激光的應用主要還集中在利用激光定向準、頻率純等特性方麵,主要是對激光點的應用。而激光點雲(yun) ,則是在激光點基礎上,實現積點成雲(yun) ,因而成為(wei) 激光應用技術領域的重要突破。
目前激光點雲(yun) 技術應用不斷拓展,尤其在軍(jun) 事、國防建設以及軍(jun) 隊遂行多樣化任務中,均可大顯身手。據悉,目前國際上已將激光點雲(yun) 新技術應用於(yu) 災後重點地區的環境檢測等方麵,通過比對分析不同時間激光掃描得到的山體(ti) 圖像,便能夠實現山體(ti) 滑坡或塌方等重大險情的準確預報。
三維信息,巧識廬山真麵目
激光點雲(yun) 新技術通過激光掃描的方法,可實現對目標從(cong) 整體(ti) 到局部的高精度測量,從(cong) 而獲取目標線、麵、體(ti) 、空間等三維數據,建立目標三維數字模型,所以此項新技術本領超常,最善識“廬山真麵目”。
掃描速度快:激光點雲(yun) 掃描技術可以在短時間內(nei) 獲取目標的三維信息,目前較先進的激光點雲(yun) 掃描儀(yi) 掃描速度已達到一百萬(wan) 點每秒以上。
掃描精度高:激光點雲(yun) 掃描能以高精度的方式獲取目標的表麵特征,測距精度在50米的距離上可達到毫米級和亞(ya) 毫米級。
非接觸測量:由於(yu) 測量過程為(wei) 非接觸方式,所以能夠很好保護被測對象,能安全測量貴重物品、易損物品、危險物品。
三維空間目標直接生成:可以直接在點雲(yun) 上獲取三維坐標、距離、方位角等,數據直觀,甚至可直接用於(yu) 三維軟件設計。
測程遠:目前激光點雲(yun) 測程在國際上已可以達到兩(liang) 千米甚至更遠的距離。
精確掃描,營造數字化戰場環境
激光點雲(yun) 掃描作為(wei) 一種快速發展的新興(xing) 技術,在軍(jun) 事領域顯示出了廣闊的應用前景。例如,在國外,激光點雲(yun) 掃描已經用於(yu) 裝備部件數字化,進而實現計算機虛擬裝配,支持武器的設計與(yu) 改進。在武器質量鑒定領域,激光點雲(yun) 掃描可以發現極其細微的差別,因而可嚴(yan) 把武器裝備出廠時的質量鑒定和驗收關(guan) 。在軍(jun) 事訓練方麵,激光點雲(yun) 技術可以實現對大範圍的戰場環境進行數字化營造,從(cong) 而建立起逼真的作戰訓練環境。目前,國外軍(jun) 事專(zhuan) 家還在論證戰時利用激光點雲(yun) 新技術進行戰場掃描,欲實現武器毀傷(shang) 效果評估,為(wei) 聯合作戰提供精確的決(jue) 策情報支持。
大顯身手,虛擬與(yu) 現實互動
有專(zhuan) 家很形象地說:我們(men) 原來都是把虛擬的東(dong) 西現實化,現在是把現實的東(dong) 西虛擬化,而激光點雲(yun) 則是完成這一重要過程的橋梁和媒介。
激光點雲(yun) 技術應用,既有利於(yu) 國民經濟建設,又有益於(yu) 國防建設領域,可廣泛用於(yu) 汽車、輪船、飛機等複雜形狀和結構的研究製作,從(cong) 而大大縮短產(chan) 品設計和生產(chan) 周期,全麵提高產(chan) 品質量和降低生產(chan) 成本。
激光點雲(yun) 用於(yu) 工程測繪領域更是身手不凡,從(cong) 地形測量、采礦測量、地質研究,到建築、橋梁、鐵路、隧道、港口等工程,三維激光掃描技術作為(wei) 全新的技術手段可使工程建設更簡捷,數據結果更準確、更快速,使綜合效益顯著提高。此外,激光點雲(yun) 技術還廣泛適用於(yu) 對樹木、地表、雕塑等複雜結構對象的深度研究,同時還能廣泛應用於(yu) 考古、藝術品複製、環境監測等眾(zhong) 多領域,因而此項新技術在當今信息時代已愈來愈受到世界各國的青睞。
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