激光,被譽(yù)為“最快的刀”“最準(zhǔn)的尺”和“最亮的光”,是20世紀(jì)以來繼原子能、計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體等之后人類的又一重大發(fā)明。
激光具有定向發(fā)光、亮度極高、顏色極純、能量密度極大等特點(diǎn),其原理雖然早在20世紀(jì)初就已被科學(xué)家發(fā)現(xiàn),但直到20世紀(jì)60年代激光器才被首次成功研制出來。這種神奇之光一問世,便展示出了廣闊的應(yīng)用前景,并獲得了飛速發(fā)展。目前,在一些科技強(qiáng)國除將先進(jìn)激光技術(shù)廣泛用于通信、微電子、精密儀器等尖端領(lǐng)域外,一種新興的激光點(diǎn)云術(shù)也正在異軍突起。
積點(diǎn)成云,激光還能這樣用
當(dāng)一束激光照射到物體表面時(shí),所反射的激光會(huì)攜帶方位、距離等信息。若將激光束按照某種軌跡進(jìn)行掃描,便會(huì)邊掃描邊記錄到反射的激光點(diǎn)信息,由于掃描極為精細(xì),則能夠得到大量的激光點(diǎn),因而就可形成激光點(diǎn)云。
在探索激光點(diǎn)云之前,人們對(duì)激光的應(yīng)用主要還集中在利用激光定向準(zhǔn)、頻率純等特性方面,主要是對(duì)激光點(diǎn)的應(yīng)用。而激光點(diǎn)云,則是在激光點(diǎn)基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)積點(diǎn)成云,因而成為激光應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的重要突破。
目前激光點(diǎn)云技術(shù)應(yīng)用不斷拓展,尤其在軍事、國防建設(shè)以及軍隊(duì)遂行多樣化任務(wù)中,均可大顯身手。據(jù)悉,目前國際上已將激光點(diǎn)云新技術(shù)應(yīng)用于災(zāi)后重點(diǎn)地區(qū)的環(huán)境檢測等方面,通過比對(duì)分析不同時(shí)間激光掃描得到的山體圖像,便能夠?qū)崿F(xiàn)山體滑坡或塌方等重大險(xiǎn)情的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。
三維信息,巧識(shí)廬山真面目
激光點(diǎn)云新技術(shù)通過激光掃描的方法,可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)從整體到局部的高精度測量,從而獲取目標(biāo)線、面、體、空間等三維數(shù)據(jù),建立目標(biāo)三維數(shù)字模型,所以此項(xiàng)新技術(shù)本領(lǐng)超常,最善識(shí)“廬山真面目”。
掃描速度快:激光點(diǎn)云掃描技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)獲取目標(biāo)的三維信息,目前較先進(jìn)的激光點(diǎn)云掃描儀掃描速度已達(dá)到一百萬點(diǎn)每秒以上。
掃描精度高:激光點(diǎn)云掃描能以高精度的方式獲取目標(biāo)的表面特征,測距精度在50米的距離上可達(dá)到毫米級(jí)和亞毫米級(jí)。
非接觸測量:由于測量過程為非接觸方式,所以能夠很好保護(hù)被測對(duì)象,能安全測量貴重物品、易損物品、危險(xiǎn)物品。
三維空間目標(biāo)直接生成:可以直接在點(diǎn)云上獲取三維坐標(biāo)、距離、方位角等,數(shù)據(jù)直觀,甚至可直接用于三維軟件設(shè)計(jì)。
測程遠(yuǎn):目前激光點(diǎn)云測程在國際上已可以達(dá)到兩千米甚至更遠(yuǎn)的距離。
精確掃描,營造數(shù)字化戰(zhàn)場環(huán)境
激光點(diǎn)云掃描作為一種快速發(fā)展的新興技術(shù),在軍事領(lǐng)域顯示出了廣闊的應(yīng)用前景。例如,在國外,激光點(diǎn)云掃描已經(jīng)用于裝備部件數(shù)字化,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)虛擬裝配,支持武器的設(shè)計(jì)與改進(jìn)。在武器質(zhì)量鑒定領(lǐng)域,激光點(diǎn)云掃描可以發(fā)現(xiàn)極其細(xì)微的差別,因而可嚴(yán)把武器裝備出廠時(shí)的質(zhì)量鑒定和驗(yàn)收關(guān)。在軍事訓(xùn)練方面,激光點(diǎn)云技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大范圍的戰(zhàn)場環(huán)境進(jìn)行數(shù)字化營造,從而建立起逼真的作戰(zhàn)訓(xùn)練環(huán)境。目前,國外軍事專家還在論證戰(zhàn)時(shí)利用激光點(diǎn)云新技術(shù)進(jìn)行戰(zhàn)場掃描,欲實(shí)現(xiàn)武器毀傷效果評(píng)估,為聯(lián)合作戰(zhàn)提供精確的決策情報(bào)支持。
大顯身手,虛擬與現(xiàn)實(shí)互動(dòng)
有專家很形象地說:我們?cè)瓉矶际前烟摂M的東西現(xiàn)實(shí)化,現(xiàn)在是把現(xiàn)實(shí)的東西虛擬化,而激光點(diǎn)云則是完成這一重要過程的橋梁和媒介。
激光點(diǎn)云技術(shù)應(yīng)用,既有利于國民經(jīng)濟(jì)建設(shè),又有益于國防建設(shè)領(lǐng)域,可廣泛用于汽車、輪船、飛機(jī)等復(fù)雜形狀和結(jié)構(gòu)的研究制作,從而大大縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)周期,全面提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本。
激光點(diǎn)云用于工程測繪領(lǐng)域更是身手不凡,從地形測量、采礦測量、地質(zhì)研究,到建筑、橋梁、鐵路、隧道、港口等工程,三維激光掃描技術(shù)作為全新的技術(shù)手段可使工程建設(shè)更簡捷,數(shù)據(jù)結(jié)果更準(zhǔn)確、更快速,使綜合效益顯著提高。此外,激光點(diǎn)云技術(shù)還廣泛適用于對(duì)樹木、地表、雕塑等復(fù)雜結(jié)構(gòu)對(duì)象的深度研究,同時(shí)還能廣泛應(yīng)用于考古、藝術(shù)品復(fù)制、環(huán)境監(jiān)測等眾多領(lǐng)域,因而此項(xiàng)新技術(shù)在當(dāng)今信息時(shí)代已愈來愈受到世界各國的青睞。
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