如何快速、準(zhǔn)確、有效地獲取空間三維信息，是許多學(xué)者深入研究的課題。隨著信息技術(shù)研究的深入及數(shù)字地球、數(shù)字城市、虛擬現(xiàn)實(shí)等概念的出現(xiàn)，尤其在當(dāng)今以計(jì)算機(jī)技術(shù)為依托的信息時(shí)代，人們對(duì)空間三維信息的需求更加迫切�；�于測(cè)距測(cè)角的傳統(tǒng)工程測(cè)量方法，在理論、設(shè)備和應(yīng)用等諸多方面都已相當(dāng)成熟，新型的全站儀可以完成工業(yè)目標(biāo)的高精度測(cè)量，GPS可以全天候、一天24小時(shí)精確定位全球任何位置的三維坐標(biāo)，但它們多用于稀疏目標(biāo)點(diǎn)的高精度測(cè)量。隨著傳感器、電子、光學(xué)、計(jì)算機(jī)等技術(shù)的發(fā)展，基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)理論獲取物體表面三維信息的攝影測(cè)量與遙感技術(shù)成為主流，但它在由三維世界轉(zhuǎn)換為二維影像的過(guò)程中，不可避免地會(huì)喪失部分幾何信息，所以從二維影像出發(fā)理解三維客觀世界，存在自身的局限性。因此，上述獲取空間三維信息的手段難以滿足應(yīng)用的需求，如何快速、有效地將現(xiàn)實(shí)世界的三維信息數(shù)字化并輸入計(jì)算機(jī)成為解決這一問(wèn)題的瓶頸。 
    三維激光測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展為空間三維信息的獲取提供了全新的技術(shù)手段，為信息數(shù)字化發(fā)展提供了必要的生存條件。激光測(cè)量技術(shù)出現(xiàn)于上世紀(jì)80年代，由于激光具有單色性、方向性、相干性和高亮度等特性，將其引入測(cè)量裝置中，在精度、速度、易操作性等方面均表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)，它的出現(xiàn)引發(fā)了現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的一場(chǎng)革命，引起相關(guān)行業(yè)學(xué)者的廣泛關(guān)注，許多高技術(shù)公司、研究機(jī)構(gòu)將研究方向和重點(diǎn)放在激光測(cè)量裝置的研究中。隨著激光技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用需求的推動(dòng)，激光測(cè)量技術(shù)也逐步由點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的激光測(cè)距裝置發(fā)展到采用非接觸主動(dòng)測(cè)量方式快速獲取物體表面大量采樣點(diǎn)三維空間坐標(biāo)的三維激光掃描測(cè)量技術(shù)。隨著三維激光掃描測(cè)量裝置在精度、速度、易操作性、輕便、抗干擾能力等性能方面的提升及價(jià)格方面的逐步下降，20世紀(jì)90年代，其在測(cè)繪領(lǐng)域成為研究的熱點(diǎn)，掃描對(duì)象不斷擴(kuò)大，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，逐步成為快速獲取空間實(shí)體三維模型的主要方式之一，許多公司都推出了不同類型的三維激光掃描測(cè)量系統(tǒng)。上世紀(jì)90年代中后期，三維激光掃描儀已形成了頗具規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。 
    三維激光掃描測(cè)量技術(shù)克服了傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的局限性，采用非接觸主動(dòng)測(cè)量方式直接獲取高精度三維數(shù)據(jù)，能夠?qū)θ我馕矬w進(jìn)行掃描，且沒(méi)有白天和黑夜的限制，快速將現(xiàn)實(shí)世界的信息轉(zhuǎn)換成可以處理的數(shù)據(jù)。它具有掃描速度快、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、精度高、主動(dòng)性強(qiáng)、全數(shù)字特征等特點(diǎn)，可以極大地降低成本，節(jié)約時(shí)間，而且使用方便，其輸出格式可直接與CAD、三維動(dòng)畫(huà)等工具軟件接口。目前，生產(chǎn)三維激光掃描儀的公司有很多，典型的有瑞士的Leica公司、美國(guó)的3D DIGITAL公司和Polhemus公司，奧地利的RIGEL公司、加拿大的OpTech公司、瑞典的TopEye公司、法國(guó)的MENSI公司、日本的Minolta公司、澳大利亞的I-SITE公司、中國(guó)的北京容創(chuàng)興業(yè)科技發(fā)展公司等。它們各自的產(chǎn)品在測(cè)距精度、測(cè)距范圍、數(shù)據(jù)采樣率、最小點(diǎn)間距、模型化點(diǎn)定位精度、激光點(diǎn)大小、掃描視場(chǎng)、激光等級(jí)、激光波長(zhǎng)等指標(biāo)會(huì)有所不同，可根據(jù)不同的情況如成本、模型的精度要求等因素進(jìn)行綜合考慮之后，選用不同的三維激光掃描儀產(chǎn)品。 
利用三維激光掃描儀獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建實(shí)體三維幾何模型時(shí)，不同的應(yīng)用對(duì)象、不同點(diǎn)云數(shù)據(jù)的特性，三維激光掃描數(shù)據(jù)處理的過(guò)程和方法也不盡相同。
    概括地講，整個(gè)數(shù)據(jù)處理過(guò)程包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、幾何模型重建和模型可視化。數(shù)據(jù)采集是模型重建的前提，數(shù)據(jù)預(yù)處理為模型重建提供可靠精選的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，降低模型重建的復(fù)雜度，提高模型重構(gòu)的精確度和速度。數(shù)據(jù)預(yù)處理階段涉及的內(nèi)容有點(diǎn)云數(shù)據(jù)的濾波、點(diǎn)云數(shù)據(jù)的平滑、點(diǎn)云數(shù)據(jù)的縮減、點(diǎn)云數(shù)據(jù)的分割、不同站點(diǎn)掃描數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)及融合等；模型重建階段涉及的內(nèi)容有三維模型的重建、模型重建后的平滑、殘缺數(shù)據(jù)的處理、模型簡(jiǎn)化和紋理映射等。實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)三維激光掃描數(shù)據(jù)的特點(diǎn)及建模需求，選用相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理策略和方法�，F(xiàn)有各種類型的點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件，如三維激光掃描儀配帶的相應(yīng)點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件或逆向工程領(lǐng)域比較著名的商業(yè)點(diǎn)云處理軟件，一般都具有點(diǎn)云數(shù)據(jù)編輯、拼接與合并、數(shù)據(jù)點(diǎn)三維空間量測(cè)、點(diǎn)云數(shù)據(jù)可視化、空間數(shù)據(jù)三維建模、紋理分析處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等功能，但它們往往具有通用的處理功能，對(duì)于特定的數(shù)據(jù)處理效果有一定的不足之處，在功能和性能上也或多或少存在一定缺陷，且一般比較昂貴。目前盡管三維激光掃描測(cè)量技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，但相關(guān)的理論與方法研究仍有待于完善。 
    三維激光掃描測(cè)量技術(shù)在測(cè)繪領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。激光掃描技術(shù)與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、電荷耦合(CCD)等技術(shù)相結(jié)合，在大范圍數(shù)字高程模型的高精度實(shí)時(shí)獲取、城市三維模型重建、局部區(qū)域的地理信息獲取等方面表現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，成為攝影測(cè)量與遙感技術(shù)的一個(gè)重要補(bǔ)充�，F(xiàn)在在工程、環(huán)境檢測(cè)和城市建設(shè)方面等均有成功的應(yīng)用實(shí)例，如斷面三維測(cè)繪、繪制大比例尺地形圖、災(zāi)害評(píng)估、建立3D城市模型、復(fù)雜建筑物施工、大型建筑的變形監(jiān)測(cè)等。隨著三維激光掃描測(cè)量技術(shù)、三維建模的研究以及計(jì)算機(jī)硬件環(huán)境的不斷發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛，如制造業(yè)、文物保護(hù)、逆向工程、電腦游戲業(yè)、電影特技等，逐步從科學(xué)研究發(fā)展到進(jìn)入了人們?nèi)粘Ｉ�活的領(lǐng)域。三維激光掃描技術(shù)的介入促進(jìn)了應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，同時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域的大量需求成為研究的動(dòng)力。 
    北京建筑工程學(xué)院測(cè)繪與城市空間信息學(xué)院充分利用學(xué)院相應(yīng)的硬件條件，組建了專門(mén)從事三維激光掃描測(cè)量技術(shù)的研究團(tuán)隊(duì)，在三維激光掃描數(shù)據(jù)后處理、三維重建等算法研究、軟件開(kāi)發(fā)、基于三維激光掃描測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用研究等方面進(jìn)行了研究，并取得了一定的研究成果。測(cè)繪與城市空間信息學(xué)院基于承擔(dān)的故宮古代建筑數(shù)字化保護(hù)項(xiàng)目和國(guó)家體育場(chǎng)的鋼結(jié)構(gòu)的激光掃描變形監(jiān)測(cè)和建模項(xiàng)目，積累了較豐富的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，其研究成果具有重要的社會(huì)和現(xiàn)實(shí)意義。學(xué)院目前取得的研究成果，為三維激光掃描測(cè)量技術(shù)在文物保護(hù)、工程建設(shè)、三維場(chǎng)景重建等領(lǐng)域的成功應(yīng)用提供了重要的技術(shù)支持。