张禾，男，九三学社社员，1986 年 3 月出生，高级工程师，国家一 级造价工程师、建造师，重庆市综合评标专家库及政府采购评审评标专 家，曾在大型企业从事工程造价及管理工作十余年，现任重庆水利电力 职业技术学院专任教师，建设工程管理专业带头人，“双师型”教师， 主要从事建筑工程管理研究及教学工作。 负责本文第二、四、九、十章节的撰写，以及全书统稿工作，共计 约 9 万字。

 张华，男，中共党员，2007 年于重庆交通大学土木工程学院测绘工 程专业本科毕业，2013 年于重庆交通大学土木工程学院材料学专业硕士 毕业，高级工程师，监理工程师、注册建造师、重庆市综合评标专家、 政府采购评标专家。现任中基华工程管理集团有限公司重庆分公司负责 人。多次参加行业内各种技术研讨会议以及国内外各种学术会议，参与 编写论文《融合 Faster-RCNN 的双目视觉对路面三维纹理的重构测量》 并在《公路》杂志发表，作为第一作者在美国土木工程师学会（ASCE）发表论文《Carbon Emission Evaluation and Calculation in Highway Construction 》一篇，并被 EI 数据库索引。长 期从事全过程工程咨询工作，具备丰富的工程管理能力、学术研究能力以及测绘学在各种工 程实践中的实际应用能力等。 负责本文第一、七章节的撰写，以及全书项目资料收集工作，共计约 5.4 万字。

 印洁，毕业于重庆交通大学土木工程学院测绘工程专业，高级工程师，注册监理工程师、 建筑 BIM 应用工程师、重庆市综合评标专家、政府采购评标专家。现任同炎数智科技（重庆） 有限公司数智全咨本部副总经理，多次荣获 BIM 应用奖项，具有多个发明专利。长期从事数 智化全过程工程咨询工作，具备丰富的数智化能力、工程管理能力、尤其是数智化和工程管 理融合能力突出。 负责本文第三、五章节的撰写，共计约 5.3 万字。

 周才华，中共党员，毕业于重庆交通大学土木工程专业，高级工程师，注册监理工程师 （土木建筑工程、交通运输工程）、中级注册安全工程师（建筑施工安全）。 现任西恒工程咨询集团有限公司广阳岛生态城广阳大道生态修复及品质提升项目总监理 工程师，重庆市建设工程安全管理协会专家库专家，重庆市房屋市政工程质量安全“四不两直” 检查组专家、重庆市综合评标专家库专家、重庆政府采购评审专家，多次在重庆市建筑业协 会、重庆市建设工程质量协会获项目奖及个人奖，长期从事工程监理、参与全过程工程咨询 （项目管理、BIM 技术咨询、设计咨询、造价咨询）工作，具备丰富的工程监理及全过程工 程咨询和施工管理经验。 负责本文第六、八章节的撰写，共计约 5.3 万字。

目录

第一章

绪论................................................................................................................................1

第一节 三维激光扫描技术概念与原理..............................................................................1

第二节 三维激光扫描系统分类与特点..............................................................................9

第三节 三维激光扫描技术研究现状与发展趋势........................................................... 13

第二章

三维激光扫描技术原理............................................................................................. 15

第一节 激光雷达测距原理................................................................................................15

第二节 三维激光扫描系统组成和工作原理................................................................... 27

第三节 三维激光扫描数据................................................................................................32

第四节 三维激光扫描系统作业总体流程....................................................................... 35

第三章

三维激光扫描设备......................................................................................................38

第一节 国外地面三维激光扫描仪简介........................................................................... 38

第二节 国内地面三维激光扫描仪简介........................................................................... 48

第三节 手持式三维激光扫描仪简介................................................................................51

第四节 拍照式三维激光扫描仪简介................................................................................52

第五节 特殊用途的三维激光扫描仪简介....................................................................... 53

第六节 三维激光扫描技术研究概述................................................................................55

第七节 存在的问题与发展趋势........................................................................................59

第四章

三维激光扫描仪精度检测......................................................................................... 63

第一节 仪器性能与检定相关术语....................................................................................63

第二节 扫描仪检测主要问题............................................................................................65

第三节 扫描仪主要性能参数定义....................................................................................68

第四节 三维激光扫描仪水平角精度检测试验............................................................... 74

第五节 三维激光扫描仪测距精度检测试验................................................................... 76

第六节 三维激光扫描仪平面点位精度检测实验........................................................... 78

第七节 目标颜色与粗糙度对点云精度的影响试验....................................................... 80

第五章

三维激光扫描点云数据获取和预处理技术............................................................. 82

第一节 概述........................................................................................................................82

第二节 三维激光扫描点云数据的获取方案................................................................... 86

第三节 三维激光扫描系统的作业流程........................................................................... 99

第四节 点云数据的预处理技术......................................................................................101

第五节 点云数据的精简..................................................................................................110

第六章

三维激光扫描点云数据分割技术........................................................................... 117

第一节 概述...................................................................................................................... 117

第二节 三维激光扫描点云微分几何量的计算............................................................. 126

第三节 融合多维特征的点云数据层次分割方法......................................................... 134

第七章

三维激光扫描技术在隧道工程测量中的应用.......................................................143

第一节 概述......................................................................................................................143

第二节 隧道点云配准研究..............................................................................................149

第三节 隧道三维建模应用研究......................................................................................154

第四节 三维激光扫描技术在隧道变形监测中的应用................................................. 161

第八章

三维激光扫描在桥面变形检测中的应用............................................................... 190

第一节 概述......................................................................................................................190

第二节 第二节 三维激光扫描系统的误差分析......................................................................... 204

第三节 广阳岛大桥桥面点云数据采集试验..................................................................211

第四节 桥面三维激光扫描数据处理与分析................................................................. 217

第九章

三维激光扫描技术在高速公路沉降监测中的应用...............................................221

第一节 三维激光扫描技术变形监测..............................................................................221

第二节 高速公路路面沉降监测......................................................................................234

第十章

三维激光扫描技术在其他领域中的应用............................................................... 246

第一节 三维激光扫描技术在传统测绘中的应用......................................................... 246

第二节 三维激光扫描技术在文物保护领域中的应用................................................. 266

第三节 三维激光扫描技术在地质工程中的应用......................................................... 279

结语............................................................................................................................................ 289

参考文献....................................................................................................................................290