時間：2022-11-17 05:32:07
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發表網為您精選了8篇三維目標論文，愿這些內容能夠啟迪您的思維，激發您的創作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
在數學教學中確定合理的三維目標，目標過高過低都不利于學生的數學學習．設置合理的三維目標，要結合高中數學的新課程標準、教學內容和學生的實際能力．例如，在講“集合的含義及其表示”時，我按照新課標要求，設置了本節課的三維目標:知識與技能目標———通過分析實例，領會集合的概念并掌握集合元素的性質，識記常見數集的符號;過程與方法目標———學會用列舉法和描述法來表示集合;情感態度與價值觀目標———通過對集合語言的學習，體會形式化表達數學學習的重要性，培養學生學習數學的興趣，樹立學好數學的信心．
2．實現三維目標的整合
數學教學的三維目標一個整體，在教學中我們要注重整合數學教學的三維目標，促進學生學會數學知識與技能，使學生會運用的步驟和方法解答數學題目，樂意積極主動地進行數學學習．例如，在講“一元二次不等式”時，綜合知識與技能目標、過程與方法目標和情感態度與價值觀目標，我設置了本節課的教學目標:了解一元二次不等式、一元二次方程、二次函數之間的關系;學會將分式不等式、一元高次不等式轉化為二次不等式的方法;注重含參不等式的求解方法，注意二次項的系數是否會為0，掌握二次不等式在求函數定義域、值域和最值中的應用，掌握不等式恒成立問題，方程有解和不等式有解等問題的解決;通過先對對具體的一元二次進行討論，然后推廣到一般情形，使學生形成從特殊到一般的思想．
二、在教學環節踐行三維目標
1．備課
備課的好壞關系到教學的質量．在講課前，教師一定要從“課標、教材、學生、教法、教具”五個方面做好準備工作，自備課開始就踐行好數學教學的三維目標．例如，在講“抽樣方法”時，我這樣備課:(1)針對知識與技能目標:備課標———新課標要求，理解并運用簡單隨機抽樣、系統抽樣、分層抽樣;備教材———本節的重點是三種抽樣方法的概念、選擇和運用;難點是系統與分層抽樣的區別和運用;疑點是三種抽樣的實質與差別．(2)針對過程與方法、情感態度與價值觀:備學生和教法———基于學生初中時對抽樣的學習，以學生進行分組探究、共同解決課內范例和課后習題為主，自己的教學為輔，以合作形式充分調動學生學習數學的積極性;備教具———可利用多媒體為學生展示例題、習題的解題步驟，運用多媒體激發學生學習數學的興趣．
2．授課
在教學活動中，按照備課的內容和實際的教學情況，實施、調整數學教學的三維目標，以提高高中數學教學的質量，促進學生的數學學習．例如，在講“抽樣方法”時，按照備課時的準備，讓學生以合作探究的形式進行本節課的學習．但是，在讓學生解決課后習題時，我放棄了原定計劃的小組解決．我讓幾個不同水平的學生到黑板上來展示，到黑板上來展示解題過程，從而讓我及時了解學生存在的問題，及時彌補他們在知識與技能上的不足，同時也能增強學生的心理素質，讓他們不再因站在人前緊張．這樣做，在過程與方法上，讓學生在看其他同學解題的過程中，了解最合適的解題步驟和方法，從彼此身上取長補短，共同進步．
三、結語
[關鍵詞]課程改革 新課程理念 語文教育傳統
新一輪課程改革，由于影響的是龐大的社會群體，加之剛性的政府行為推動，已經將我國的基礎教育改革推向了新的，必將是一場對社會有限教育資源重新配置的過程。與之配套的是全國教育行政機關、教學研究機構、專家的強勢能量導向，各學科的課程改革理念應當說已經滲透到了教師的教學行為之中，一種課程改革精神正影響著我們的教學。從教學行為主體定位到教學手段多樣化，從互動關系到多元的評價體系，都給我們的課堂和教學帶來了新的活力。對廣大教師而言，這場改革也是教師與學生、與課程資源共度的生命歷程和共創的人生體驗。廣大教師走下講臺，走進學生，互動交流，教學氛圍濃厚，師生關系融洽。特別是在語文學科中，《標準》關于“知識與能力、過程與方法、情感態度價值觀”的三維目標的論述，其根本的目的就是“全面提高學生的語文素養”。新的課堂強調注重學生的體驗，因為沒有學生自己去讀書、感受、理解的過程，任何語文教學行為都是無效的。在與新課程共同成長中，在感受到課程改革取得初步成功的歡愉中，在對待語文這一帶有濃厚民族文化的學科教育之中，教師應當多一些反思和自省。我們必須考慮我們深厚的歷史文化背景。
一、語文教育在傳統文化中的地位
語文到底是什么？向無定論，但是相當專家學者都強調語文教育有以下幾個層面：①語言文字，主要是語言的實踐和運用；②語言文學，這是比較高的形態，關注學生的精神、態度；③語言文化，是讓學生對世界有獨特的認識。不管是哪一種說法，還是幾種說法的綜合，都不可否認傳統語文是一種中華民族在長期的歷史長河中創造性想象的沉淀，語文教育不同于其他化學物理等自然學科，帶有深深的歷史和民族文化的烙印。作為中華民族文化的延續紐帶，語文是我們生存生活的一種方式，是根植于我們血液之中的一種民族基因。而文化始終通過語文潛移默化維系著我們的民族文化、禮儀社交、文化教育價值等諸多方面。可是，現在一些學者認為要貫徹《標準》，就必須破除舊的傳統理念；認為中國傳統的教育思想和教學方式保守落后，阻礙了學生的個性發展，這是非常危險的。傳統只是時間問題而不是落后的代名詞，傳統教育與現代教育并不矛盾，對現代教育有著基礎性的重大意義。可以說，沒有傳統語文教育和語文教育的優秀傳統，今天新課程理念就失去參照和基礎，“忘記歷史，就注定要犯歷史的錯誤”，這是有教訓的。而且，基礎教育改革也不可能是一場徹頭徹尾的革命，必然是對傳統的繼承和發展的過程，是取其精華、去其糟粕的過程。
二、新課程理念下，做好語文教育優秀傳統的繼承與發展
陶行知先生的生活即教育的理念已經深入人心，其實和現在常說的“大語文教育”的思想是不謀而合的。在實施新課程教學的過程中，任何輕視忽視語文教育傳統這一中華民族母體文化傳統、割裂歷史傳統與現實的血脈聯系都是不可能的。我們必須在課程改革中彰顯優秀教育傳統，重視民族文化自覺性的回歸。而《標準》的三維目標無不體現了語文教育的優秀傳統的影響。
1.關于知識與能力。從總體上說，新課程標準實施以來，絕大部分教師改變了傳統教育中只注重知識傳授的不足，而將學生學習能力提到了一個嶄新的高度，這是對傳統語文教育的一大突破。確實，在千年的“學而優則仕”應試教育思想的束縛下，傳統語文教育這一塊出現了“繁、難、偏、舊”的局面，老師實施的是“題海戰術”，有的是“頭懸梁，錐刺骨”的精神，搞的是“口舌生瘡”、“皓首窮經”的苦學。而且在訓練的內容上，傳統語文重讀重寫而輕視聽說，甚至以“沉默是金”、“口訥不能言”為美德，強調灌輸，這些當然已經和現在新的社會發展要求不相適應。但是，我們更應該注意到語文教育優秀傳統的巨大影響意義。新課程三維目標之一就是“知識與能力”，反觀我們的課堂，學生敢于質疑，大膽評議，整個課堂氛圍濃烈，這的確有利于彌補傳統語文教育死氣沉沉的不足，給沉悶的語文教學注入了新的活力。但是，大部分課堂學生沒有寫字、沒有練習，呈現出虛浮的熱鬧。試想：學生基本功沒有了，還談得上什么能力？華中師范大學教授楊再隋指出：這些語言訓練不落實、不到位的課堂很“虛”。因此，在新課改理念下必須重視學生寫字，加大對學生書寫指導，寫字習慣的培養。現在學生識字效率低，學生字也普遍不好，在家也沒有練字習慣，如果老師在課堂上再不指導練習，結果就無法想像了。我國語文教育傳統有一套訓練認字識字方法，應該將基礎知識重新放到應有的地位，否則能力就失去了基礎。可喜的是，新課標理念下語文教育重現“書聲瑯瑯”，比以往更加重視寫字，要求“以讀為本，以讀為根”。而且從國家發行的教材來看，仍有許多我們祖先遺留的精華，比如在小學就增加了文言文，在課文后面就增加了“我會認”、“我會寫”等項目，反映了新課程對語文優秀傳統的吸收，這不能不是說一種自覺的對語文教育優秀傳統的繼承和發揚。
2.關于過程與方法。在“過程與方法”這一塊，可以說這是新課程在提法上不同于傳統教育的最大特色。傳統教育強調結果、輕視過程，教學方法單一。新課程理念下，教師更新了觀念，提升了課程意識，學生“自主、合作、探究學習”，多媒體調動學生興趣，不能不說這比傳統的語文教育進步了些。但是，對照《標準》，我們發現在新課程理念下倡導的教學思想、教學過程、和教學方法對傳統語文教育繼承了更多，或者就是換了另外一種說法。因此，我們更加關注如何將這些優秀的教育傳統滲透于現在的課堂。
（1）《標準》具有濃厚的關注全體思想，關注全體學生，而傳統教育中早有“有教無類”思想。我們要在承認學生個體差異的前提下著重關注全體學生和學生的全面發展。
（2）關于個性發展。傳統教育中的“因教施教”早已成為教師學生耳熟能詳的詞語了。古代私塾中更有利于因材施教，現在我們要做的是怎樣將班級授課制和培優補差結合，怎樣組織課外活動來滿足不同學生發展的需求。新課程理念下要進一步大力倡導個性化學習和個性化評價。
（3）師生關系。新課程要求每一位教師進行民主教學，建立良好的師生關系，進而才有良好教學的氛圍。孔子說：“三人行必有我師焉。”他提倡“不恥下問”、韓愈說：“弟子不必不如師，師不必賢于弟子”，這種傳統的思想可以說對后代特別是現在具有深遠的影響，也正是傳統教育中“教學相長”思想的體現。在新課程理念下，教學一定要民主，師生要“對話”，特別是要激發學生參與教學的積極性，實現共生共創，師生互相促進，雙向成才。
（4）學習方式和教學方法。本次課程改革，凸顯了對學生學習方式的重視，提倡自主、合作、探究的學習方式，但是現在課堂出現了“虛、假、雜、鬧、偏”的現象，這實際上是對我國優秀教育傳統文化的認同和吸納不夠。在新課程理念下，一定將基礎知識和基本技能落到實處和注意老師的引導。這也是與語文教育優秀的傳統一脈相承的。①啟發誘導。孔子說“不憤不啟，不悱不發”，第一原則就是啟發原則。因此，在新課程理念下要將語文課上得充滿感情，充分激發學生興趣，“興趣是第一老師”，要用生活中的例子加上教師與學生的情感互動，真正將學生調動起來。②學而時習，溫故知新。在新課程理念下，必須注重新舊知識之間的聯系，根據認知規律，強調“反復學習”，強調知識再現。③重視文本，挖掘課程資源，擴大閱讀量。隨著課程改革的深入，一些教學手段多了起來，多媒體教學擺到了重要的地位。但是不可否認，作為課堂教學最重要的文本卻被置于一旁，這種狀況令人擔憂。一些專家教師為此進行了呼吁。《標準》要求“九年課外閱讀總量應在400萬字以上”，相比《標準》出臺前，這已經是提高了要求。盡管如此，與傳統語文教育的閱讀量相比，還是有很大的差距。傳統語文教育強調“博聞強識”，朱熹強調“讀書百遍，其義自現”就是這個道理。從現在的觀點來看，也必須遵守從“積累”到“感悟”的學習規律。人的語文綜合素養的提高必須是在一定的語言材料上積累起來的，如果斥之以“死記硬背”而加以指責甚至徹底拋棄，既是對傳統的不尊重，也是對《標準》的誤讀。在新理念下，要將各種閱讀方式結合起來，注重思考，提高學生語文能力。④接受學習與探究學習。這兩種學習方式都是學習的重要方式，在知識獲得方式、師生作用關系、知識結構水平、學生年齡等方面都有各自的優勢和局限。發現性學習注重學生對獲得知識的體驗和獲得知識過程中能力的形成，但是由于接受性學習的高效性以及發現性學習存在對學生基礎的要求比較高的局限性，注定了教師要將二者整合，真正貫徹“以人為本”的過去和現在都奉行的思想。
3.關于情感、態度、價值觀的問題。《標準》的核心理念“是全面提高學生的語文素養”，“其總目標是基于人的終身需要和諧發展所應具備的綜合素養而提出來的，它的基本精神體現了人文性與工具性的統一思想，思想性與審美性的統一”。《標準》精神和傳統教育的價值取向相比，二者是統一的。
（1）都非常重視德育教育。傳統語文教育一個突出特點就是將思想道德放在首位，無論是《三字經》、《名賢集》還是《弟子規》等，相當多內容都是進行思想道德說教的。當然，以孔子《論語》為代表的教育典籍更是如此，其核心是“仁”的思想，他提出“君子務本，本立而生”，這里的“本”就是做人的根本，做一個能為人民大眾謀福利的人。而《標準》對人的發展要求不正是從這一思想出發嗎？可以說，現代教育與傳統教育中，道德的基礎是相同的，但可惜的是，在現在的課堂中，相當多的教師并沒有根據文道統一的原則在課堂教學中感染滲透。因此，《標準》將“情感、態度、價值觀”作為一個不可少目標，對語文教育優秀傳統的傳承，其用意是不言而喻的。
（2）重視教學情感磨礪志氣作用。“情志作用”是非智力因素，傳統語文教育對此是非常重視的，“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”，現在也有“興趣是最好的老師”一說，說明興趣和情感是推動學習的巨大動力。所以，《標準》特別注意對學生的激勵性評價，保護學生學習積極性和學習興趣。特別是現階段，影響學生學習的不良因素很多，加之學習本身就是一項很苦的勞動，如果教師經常將 “天行健，君子當自強不息”（《尚書》）、“苦其心志，勞其筋骨”、“頭懸梁，錐刺骨”（《孟子》）等身處逆境而奮發圖強的故事用來激勵學生，在教學過程中多以“知識改變命運，”激發學生刻苦學習的志向，以各種課程資源中的人文精神，融合新穎的教學方法，培養學生學習語文興趣，“學以致用，身體力行”，加上教師的言傳身教，一定可以為學生的不同發展提供更大的學習空間。
當然，“書中自有黃金屋，書中自有顏如玉”、“學而優則仕”、賺大錢、娶美女、做官是傳統教育中過分注重功利性的表現，而且在傳統語文教學過程當中，傳授知識方法過于機械，傳授手段過于陳舊，容易讓人封閉保守、墨守成規而變得迂腐，這的確是與現在社會發展對人的多方面素質的要求是不適應的。但是不可否認，傳統語文教育無論是道德文化傳承上還是教育思想上的巨大作用，對今天的教育影響是深遠的。它存在于人們的思想觀念中，今天很多的教育思想和教學要求其實就是語文教育傳統的另一說法或者是與傳統交融后衍生新的意義。因此，在新課程理念下，我們不僅不能對傳統語文教育理念全盤否定，還要時時刻刻將傳統中優秀的思想和做法發揚。我們要做的就是找到新課程與語文教育傳統的交融點并加以吸收和發揚，這樣就會實現我國語文教育的優秀傳統的自覺性回歸。
參考文獻：
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關鍵詞: 三維顯示;商業化;SID會展
中圖分類號:TN949.199 文獻標識碼:B
3-D Goes Deep at Display Week 2010
Jenny Donelan
(Information Display magazine)
Abstract: In recent years, Display Week has featured special sessions to demonstrate 3-D. For 2010, with the technology clearly on the commercial horizon, the Society for Information Display has designated dedicated sessions for 3-D papers. The 2010 technical program will feature nine sessions on 3-D technology: Polarization-Based Stereoscopic Projection Displays, Crosstalk in Stereoscopic Displays, Autostereoscopic Displays,Autostereoscopic-Display Measurements, 2-D/3-D Switching for Autostereoscopic Displays, Human Factors of 3-D Displays, Volumetric and Integral Imaging, 3-D TV and 3-D Video, and Novel 3-D Displays.
Keywords: 3-D displays; commercial; Display Week
引 言
盡管三維顯示技術并不能稱之為全新的技術――一提到三維顯示,人們的腦海中就會浮現出早在新維多利亞時代就有的立體視鏡,以及上世紀50年代早期的恐怖和科幻電影,然而該技術最近的發展勢頭的確令人耳目一新。在世界的許多地方,選擇觀看一部新電影的三維顯示版本還是“常規”版本已經是很常見的事情。根據美聯社的統計,2009年共有20部三維顯示電影發行,而2008年這個數字僅為8部。北美地區的三維影院也從2008年的1,514個發展到2009年的3,548個,增加了一倍以上。盡管三維電影僅占去年電影總發行量558部的4%,但票房收入卻占到了總票房收入的11%。因此,較小屏幕顯示器的制造者也急于抓住這一機會,今年初拉斯維加斯消費電子展會上大量三維電視的展示就是很好的證明。許多制造商了新款的三維電視,而零售商巨頭如Best Buy和沃爾瑪,或者已經開始銷售三維電視,或者計劃在今年下半年銷售三維電視(圖1所示為LG展示的三維電視樣品)。
上述市場動向表明,至少在電影領域,如同許多技術在普及之前一樣,三維顯示同樣面臨“先有雞還是先有蛋”的難題:三維顯示器只有在播放三維顯示影片時才可以顯示出真正的優勢,同樣三維顯示影片只有通過三維顯示器播放才能達到最佳的觀看效果。顯示器制造商希望市場上先有足夠數量的高質量三維顯示影片來確保對三維顯示器的資源需求,而影像內容制作者則希望在開發可立體顯示的影片之前,消費者已經有了方便觀看三維顯示影片的顯示器。現在,華盛頓大學機械工程系資深研究員、SID三維技術副主席Brian Schowengerdt稱,目前產業已經達到了這樣一個時點:即三維顯示器開發商開始確信將會有足夠數量的三維顯示影片來拉動三維顯示器的市場,反之亦然。三維顯示影院系統開發商RealD致力于堅定影院擁有者和制片人的信心――三維顯示影院與影片將有一個強勁互動增長,并指出導演詹姆斯卡梅隆(James Cameron)這樣的名人就為電影制片人提供了一個引人注目的范例。近期三維電影的大量涌現也為三維顯示器在家庭娛樂市場的普及提供了發展初期的重要片源數量積累。在家庭三維領域,許多重要的制造商(三星、索尼、LG等)已經開始生產或者準備生產三維電視。索尼已經以最公開的方式宣布三維顯示將成為整個公司的一個主要發展重點,涵蓋許多產品平臺(電視機、游戲機和攝像機等)。
1 三維顯示分會
基于上述原因,同時也由于有大量三維顯示相關論文提交,今年的SID增加了專門的三維顯示分會來迎合這股潮流。Schowengerdt稱,“在過去的幾年里,我們已經注意到了與三維相關的論文數量的增加。”然而,任何關注三維顯示,希望追蹤所有相關文章的人都面臨一個挑戰,它們不是一個分會或一個會場所能涵蓋的。Schowengerdt說:“三維顯示器的主題貫穿所有領域。” 事實上,在今年9場三維分會上,7場是聯合分會,包括投影、顯示測量、應用視覺以及其它領域等。
2 趨勢:三維電視和裸眼三維
毫無意外地,在今年的專題討論會中,三維顯示電視的發展是論文研究的主要動向之一。比如有一場論壇報告內容完全是三維顯示電視和三維視頻的研究。Schowengerdt稱有兩篇論文非常引人關注:SMD公司Baek-Woon Lee發表的“Novel Simultaneous Emission Driving Scheme for Crosstalk-Free 3D AMOLED TV”(新型同步發光驅動設計無串擾的三維AMOLED電視)和三星電子Dae Sik Kim發表的“New 240-Hz Driving Method for Full-HD and High-Quality 3D LCD TV”(新型240Hz刷新頻率的全高清和高品質三維液晶電視)。在視頻領域,由臺灣大學Chao-Chung Cheng發表的“An Ultra-Low-Cost 2-D/3-D Video Conversion System”(超低成本2-D/3-D視頻轉換系統)和“3D Video Framework Design for FVV Realization”(為FVV設計的三維視頻結構)也是值得關注的論文。
另一個在SID上從不同方向進行討論的主要議題是裸眼三維技術。盡管已經令人驚喜地證明了消費者愿意戴上特殊的眼鏡來觀看如“阿凡達”這樣的三維電影,然而要求讓眼鏡消失的意愿也很強烈。Schowengerdt說:“不需要眼鏡就獲得高保真的三維顯示是最高目標。”
三篇論文體現了裸眼三維技術的發展趨勢,微軟公司Adrian Travis發表的“Backlight for View- Sequential Autostereoscopic 3D”(視頻連續的全息三維顯示的背光)、3M公司John Schultz發表的“Directional Backlight Lightguide Considerations for Full Resolution Autosterescopic 3D Displays”(高解析度全息三維顯示屏的定向背光方向設計)和“Directional Backlight Timing Requirements for Full-Resolution Autostereoscopic 3D Displays”(全解析度全息三維顯示屏的定向背光時序要求)。Schowengerdt說這些論文受到關注是有原因的,首先,后兩篇論文表明3M已經投入大量的資金用于三維顯示技術;其次,三篇論文都通過背光的設計而不是利用透鏡陣列使得左眼和右眼獲得不同的圖像,這將使顯示屏的全解析度得到應用。
日本信息和通訊技術研究所Shunsuke Yoshida發表的“Prototyping of Glasses-Free Table-Style 3D Display for Tabletop Tasks”(用于桌面任務的裸眼三維顯示屏模型)也受到關注。本文探討了當三維顯示器置于水平方向而不是垂直方向時必要的特殊考慮。這種新型顯示器是一種倒錐形,使觀眾能夠坐在周圍觀看。這種整體的形式和顯示器能夠使每個觀眾都能看到正確的立體視圖。
另外,其它值得關注的問題還包括建立檢測和開發三維視頻和顯示器的標準,以及為消除能夠降低立體效果的左、右眼串擾問題的解決方法等。
3 特殊的三維電影活動
本屆SID研討會涵蓋了上述提到的三維顯示技術的各個方面,但需要記住的重要一點是,從最開始,三維顯示技術的發展就與娛樂產業密不可分。為體現這一結合,今年顯示周在5月25日星期二晚上,舉辦了一個特別的三維顯示電影活動。在一臺專門的30in大熒幕上播放三維短片,內容是三維電影制片人以及這個快速發展產業內其他相關人員的談話。
參考文獻
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[2] Wal-Mart to Carry 3-D TVs in Select Stores. /wal-mart/wal-mart-carry -3d -tvs-slect-stores-18846.
[3] /united/3D.
作者簡介:Jenny Donelan,《Information Display》雜志社主編,E-mail:。
關鍵詞：三維激光掃描 點云 數據處理 三維建模
中圖分類號：P258 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）01-0085-02
1 概述
三維激光掃描技術又稱作高清晰測量（High Definition Surveying，簡稱HDS），它是利用激光測距的原理，通過記錄被測物體表面點的三維坐標信息、反射率、紋理等信息，將被測實體和場景的三維數據完整地采集到電腦中，進而快速復建出被測目標三維模型及線、面、體等圖件數據。
項目位于內蒙古敖侖花銅鉬礦露天采場，面積約1平方公里，掃描區域如圖1。作業要求：全野外三維點云數據采集、填挖方量計算、1：2000地形圖、建立三維模型、生成三維視頻。
2 三維激光掃描系統的原理
脈沖式三維激光掃描儀工作原理是激光器發射出單點的激光，通過記錄激光的回波信號，計算激光的飛行時間，來計算目標點與掃描儀之間的距離。這樣連續地對空間以一定的取樣密度進行掃描測量，就能得到被測物體的密集的三維彩色散點數據，稱作點云。三維激光掃描儀通過脈沖測距法獲得測距觀測值S，精密時鐘編碼器同步測量每個激光脈沖橫向掃描角度觀測值α和縱向掃描角度觀測值θ。三維激光掃描一般使用儀器內部坐標系統，X軸在橫向掃描面內，Y軸在橫向掃描面內與X軸垂直，Z軸與橫向掃描面垂直，由此可得點云坐標（XS，YS，ZS）的計算公式，如圖2、3所示。
3 儀器介紹
本項目點云采集三維激光掃描儀，圖4。
此儀器是當今最先進的三維激光掃描系統之一，它是一種高速脈沖式掃描儀，特點如下：
（1）完全的視場角：掃描視場角為水平360°，垂直270°，可獲取頂部，垂直方向、水平方向和水平方向以下區域的數據；（2）測量級精度的雙軸補償器：可架設在已知點上進行導線測量、可輸入點坐標來放樣、精度1”，補償范圍+/-5’；（3）基于標準反射率表面工作距離：300m-90%反射率；134m-18%反射率；（4）高速掃描：掃描速度可達50000點/秒；發射的光斑大小為50m處恒定3mm，大大提高了掃描的速度和精度。（5）測量級精度如表1。
4 Scanstation2外業三維數據掃描
三維點云數據采集，關鍵步驟如下：
4.1 外業踏勘
首先，要進行現場踏勘、制作掃描規劃草圖，規劃的內容包括：外業操作人員、掃描區域和時間、站點設置、標靶位置等。其次，科學設站，在保證儀器發揮最大功效的同時，應避免重復掃描，另外，后期如進行標靶拼接，一定要設計好下一站標靶的位置以確保兩站標靶通視，如進行點云拼接，設站要盡量采集到較多的特征點。最后，標靶設置要規范，標靶擺設要穩固，盡量不要共線，同時標靶的位置最好設置在兩站公共空間的最大距離處，以保證拼接精度。
4.2 外業掃描
外業點云數據掃描，主要步驟如下：（1）連接掃描儀和電腦，設置IP地址；（2）添加數據庫，確定數據存儲位置；（3）添加掃描儀，設置掃描儀參數，主要包括：照片曝光率、掃描范圍、點云間隔密度等；（4）選擇掃描數據存儲的位置并連接掃描儀；（5）三維點云數據及標靶掃描。
5 點云數據處理
在Cyclone系統軟件內進行，步驟如下：
5.1 剔除噪音點
在掃描過程中，由于受掃描系統本身的系統誤差，如數據采集時激光雷達旋轉引起的抖動、在掃描過程中雜散光和被測物體表面粗糙程度、波紋、表面材質等因素及外界環境影響，會產生不屬于掃描實體本身的冗余數據，稱為噪音點，如圖5，6，為了保證數據計算及模型的精度，在數據拼接之前需進行噪音點剔除。
5.2 點云拼接
每站掃描的數據都是獨立的自由坐標系統，坐標系原點為掃描儀鏡頭，其X方向為掃描儀開機時的鏡頭朝向。因此為了統一坐標系，需將各站數據進行拼接處理。拼接的思路是先將每天各測站的數據拼接成一個整體，然后將各天的數據進行拼接。
（1）點云拼接原理：外業掃描時用全站儀測得標靶的真實三維坐標，各測站掃描時均兩兩包含三個以上不共線同名標靶，利用各測站間的同名點將各測站數據拼接在一起。
（2）點云拼接方法：共有四種方法：在已知點上設測站掃描（即坐標拼接）、使用標靶將數據轉換到統一坐標系中（即標靶拼接）、用點云匹配的方法將點云轉換到統一坐標系中（即特征點云拼接）、綜合使用上述三種方法。
第一種方法屬于直接法地理坐標轉換。與傳統的測量方法一樣，首先進行控制測量，獲得控制點坐標，掃描時在已知點上設站，掃描相當于碎部測量。第二和第三種方法屬于間接法的地理坐標轉換。首先用至少三個公共點來將相鄰測站的點云進行拼接，公共點可以是專用標靶或特征點（如窗戶的邊角、房角等）。
5.3 點云建模
建模的過程是在Cyclone軟件下利用海量點云進行精確計算、擬合幾何物體的形狀，精確表現掃描物體。礦區掃描點云數據如圖7。
點云經過剔除噪音點、拼接、構建TIN三角網，生成Mesh三維模型。如圖8所示。
5.4 成果輸出
（1）地形圖制作：在Cyclone下利用Mesh三維模型自動生成等高線如圖9，將點云與等高線導出，在CAD中制作1：2000地形圖。
（2）填挖方量計算：項目采用了兩種計算方法，一是利用點云數據構建三角網，用方格網法計算；二是在Mesh模型中選定參考面，設置取樣間隔，計算土方量，如圖10所示。
在Cyclone系統里，應用Mesh三維模型計算時，取樣間隔的數值可以設置成0.01至1米之間，均可保證土方量計算又快又準，但如采用傳統的方格網法計算，取樣間隔即使設置到1米，也是相當費時費力的。
6 結語
本項目采用世界先進的三維激光掃描系統采集三維點云數據，在Cyclone系統里進行數據處理、模型制作，采用兩種方法計算土方量，通過與傳統測量方法相比，得出以下結論：
（1）數據采集速度快，ScanStation2的掃描速度是50000點/秒，短時間就可完成大區域面積內三維點云數據的采集，既節約成本又提高了工作效率；（2）激光三維掃描，不需要接觸被測物體，且是根據物體的反射率和材質來采集數據信息，可進行全天候掃描；（3）點云數據完整精確，在軟件下可進行多視角、三維可視化漫游瀏覽，方便、直觀；（4）三維激光掃描儀獲取的點云數據信息量豐富，既包含被測物體X，Y，Z坐標信息，還包括RGB顏色及反射率信息，后期對矢量數據可進行深挖掘及研究應用，一舉多得；（5）應用三維點云數據可以提取任何線性特征，可以出任意比例的二維圖，也可以在圖上量取任何想要得到的信息，在保證高精度的同時還大大提高了生產效率，這是目前現有的方法中所不能比擬的。
參考文獻
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【關鍵詞】莫比烏斯圈；主體坐標系；從屬坐標系；雙重三維坐標；非三維物體；合成運動
一、關于莫比烏斯圈
1莫比烏斯圈的形成
莫比烏斯圈是由［德國］數學家莫比烏斯先生在150年前公布于世的.
隨后，科學家就把莫比烏斯圈定位在數學領域的拓撲學分支里，其數學定義：單側的、閉路的、反轉定向的曲面.這樣的莫比烏斯圈最終只剩下一個“表面”和一條“邊緣”了.（見圖1下部和圖2）
2莫比烏斯圈與普通環圈不同
經過觀察不難發現：普通環圈和莫比烏斯圈除了在制作方法和制作過程上完全不同以外，還表現在――如果在普通環圈和莫比烏斯圈的表面劃線并沿線進行裁剪，其裁剪結果竟會完全不同.
當對普通環圈的表面劃線并沿線裁剪時，能得到也只能得到――若干個與原圈等周長的“窄”普通環圈，而不會得到其他種類的環圈.
當對莫比烏斯圈的表面劃線并沿線裁剪時，其裁剪結果卻有兩種：
（1）在莫比烏斯圈表面劃一條中線并沿線將該圈剪開，會得到一個比原圈周長長一倍、比原圈寬度窄一半的普通環圈（見圖3）.
（2）在莫比烏斯圈表面劃2條平均分布的等距離線條并沿線條將該圈剪開，則不僅能得到一個比原圈周長長一倍、比原圈寬度窄23的普通環圈，同時還能在其中心部位再得到一個單獨的、比原圈寬度窄23，且周長與原圈等長的“窄”莫比烏斯圈（見圖4）.
（以上關于莫比烏斯圈的裁剪結果已經成為所有中外數學書籍里，對莫比烏斯圈進行介紹的一部分）唯此，從莫比烏斯圈和普通環圈的制作方法與裁剪結果的不同可以說明，它們并不是同類物體！
二、莫比烏斯圈不是三維物體
為了證明普通環圈與莫比烏斯圈不是同類物體，下面通過兩種不同的制作和生成該兩種環圈的方法來比較并進一步證明.
1第一種制作和生成方法
制作普通環圈的方法如前文（1以及圖1）中描述的步驟進行.
而制作和生成莫比烏斯圈則需要通過兩個相互關聯的三維坐標系統（下文稱雙重三維坐標體系）來共同完成的.
首先，看第一個三維坐標系（xOy）（下文稱主導三維坐標系）（見圖5）.其原點位置為O，該主導三維坐標系x-y平面上有一個以O為圓心的“正圓”.該“正圓”就是莫比烏斯圈表面中心位置的基本軌跡線.
其次，看第二個三維坐標系（x′O′y′）（下稱從屬三維坐標系）（見圖6）.該從屬三維坐標系的原點位置為O′，處在主導三維坐標系內的“正圓”與x軸的交點上，從屬三維坐標系內x′―y′平面上的設定目標可以繞O′進行有規則運動.但該設定目標的有規則運動必須按照主導、從屬兩個三維坐標系之間相互依存，對應旋轉、位移、扭轉的特殊函數關系進行.
必須明確的是：主導和從屬三維坐標系在立體空間具體的相對位置關系上是相互平行或垂直的（見圖5，6），其中（xOy）的三個參數（xn，yn，zn）為自變量，（x′O′y′）的三個參數（x′n，y′n，z′n）為因變量，且主體和從屬三維坐標系之間應服從（x′，y′）=F（x，y）的對應關系.
這就建立了具有相互依存關系的雙重三維坐標系統.在該系統里，整個從屬三維坐標系是主導三維坐標系里的一個整體運動單元，隨主體三維坐標系做有規律的運動――公轉；而從屬三維坐標系里運動單元自身的運動，則與主導運動有著嚴格的對應受控運動關系――自轉.因此，處在該系統內設定目標的最終運動形式為合成運動.（既有公轉，又有自轉）
圖7是從屬三維坐標系整體在（xOy）x―y平面上，沿“正圓”軌跡移動的示意圖.（圖中未畫出0°~45°等處對應圖形）
在圖8里有一個左邊帶小圓圈的“”形符號，該符號中的豎直線是一條起始于O′點，且垂直于x′軸，同時，它又是一條既平行于（xOy）z軸，也平行于（x′O′y′）y′軸的直線.另外，該符號中左邊帶小圓圈的橫線是一條既平行于（xOy）x軸，也平行于（x′O′y′）x′軸，且屬于該x′軸的一條直線，并且該直線的中點過（x′O′y′）原點坐標O′，且垂直y′軸的直線.
下面就以圖8中“”形符號作為基本單元來描述生成莫比烏斯圈的過程：當從屬三維坐標系整體在（xOy）x―y平面內繞O旋轉2°（或1°）的同時，（x′O′y′）內x′―y′平面上過O′的直線也對應旋轉1°（或0.5°）.當從屬三維坐標系整體沿（xOy）x―y平面上的基圓旋轉、位移一周（360°）回到起始點O時，左邊帶小圓圈的“”形符號也在x′―y′平面上繞O′旋轉半周（180°）回到起始位置O′，此時該符號卻正好被顛倒過來（見圖8）.如果將雙重三維坐標體系中被逐漸位移、旋轉的“”形符號的空間中各點依次順序連接起來，就可以生成標準的莫比烏斯圈.（用“”形符號的目的是使讀者易于觀察）
由此看出：生成莫比烏斯圈必須由相互依存的雙重三維坐標體系共同完成，單獨的三維坐標系無法生成莫比烏斯圈.（理由一）
2第二種制作和生成方法
制作和生成普通環圈可以用下面的方式：先在主導三維坐標系的x―y平面內生成以原點O為圓心的“正圓”，然后在z軸的“正、負”方向上對“正圓”進行拉伸，就可以制作和生成普通環圈（見圖9）.
制作和生成莫比烏斯圈可以這樣完成：以x軸和“正圓”的交點為（x′O′y′）的原點O′，將已生成的外表面是藍顏色的、內表面是紅顏色的普通環圈剪開.
在（x′O′y′）的x′―y′平面內，以原點O′為扭轉中心，對普通環圈的一個端頭進行有規律的對應扭轉，其對應扭轉規律為：（x′O′y′）沿（xOy）在X―Y平面內連續旋轉的同時，將（x′O′y′）內x′―y′平面上的普通環圈肌體的對應段進行對應扭轉；當（x′O′y′）整體沿（xOy）基圓在x―y平面上旋轉、位移一周（360°）回到起始點O時，普通環圈的肌體也在x′―y′平面上繞O′扭轉半周（180°）回到起始位置O′，該環圈的肌體表面正好被翻轉過來，也就生成了莫比烏斯圈.（圖10是電腦用此法生成的莫比烏斯圈）
從圖10中可以看到：設定目標的運動結果是由雙重三維坐標體系中各坐標軸參數之間相互影響、連續變化的結果.正是這個相互影響和連續變化，才使得莫比烏斯圈的肌體上根本無法找到二維、三維線段或曲線.唯此足可以證明：莫比烏斯圈不是三維物體！（理由二）
三、莫比烏斯圈是“非三維”產物
下面用圖5，6，7，8，9，10來進一步證明莫比烏斯圈不是三維產物.
（1）在圖5的雙重三維坐標體系中（xOy）的三個平面與（x′O′y′）的三個平面之間有著一一對應的關系.
（2）當圖6里（x′O′y′）的x′―y′平面上y′軸的數值發生變化時，必然會影響并導致（xOy）的x―z平面上z軸的數值產生變化（其余軸類推），最終導致整個雙重三維坐標體系內所有數軸上的數值發生變化.
（3）當圖7中（xOy）的x―y平面上，以原點O為圓心旋轉，則（x′O′y′）里z′軸上的數值就會發生變化，這就必然導致（xOy）里各個數軸上的各數值直接或間接參與了、或發生了變化！
（4）當圖8中的“”形符號整體沿x―y平面上繞O旋轉360°的同時，還在x′―y′平面內繞O′對應扭轉180°，如果連接該符號在空間相互對應的各個點，就會產生一種空間弧線.（該空間弧線不能產生于單獨的三維坐標體系.因為在單獨的三維坐標體系產生的空間弧線一定是某種對稱旋轉體表面的對稱母線，而該空間弧線則需經受六個維度上的扭曲變形.）（理由三）
（5）這里假設圖9所生成的普通環圈外表面是藍顏色的，內表面是紅顏色的.按照圖10的方式對其進行剪斷（假設剪斷處位于從屬三維坐標系的原點O′），將該環圈的各對應部分在雙重三維坐標系統內進行有規律的繞O旋轉360°和繞O′扭轉180°，并最終回到O′.此時，該普通環圈已經被變化成莫比烏斯圈.唯此可以證明：“非三維”物體可以由三維物體演變而來，條件是雙重三維坐標系統內各個維度上的具體參數必須全部相互影響并參與變化.這是任何一個三維物體所無法具備的.（理由四）
由于莫比烏斯圈是在雙重坐標體系內生成的，當在三維環境里對莫比烏斯圈進行裁剪時，其被裁剪下來的部分就解除了該坐標體系對它的“非三維”約束，其表現為被裁剪下來的是“窄”普通環圈；而剩余部分仍保留原“非三維”物體的基本形態，其表現為“窄”莫比烏斯圈.或者說：在莫比烏斯圈的肌體內將同時存在兩種狀態――普通環圈（三維狀態）和莫比烏斯圈（“非三維”狀態），這種狀態會永久存在，且無法用人為干預的方式將其改變！（相關內容請查閱論文《莫比烏斯圈的反常現象》）（理由五）
最后引述數學泰斗談祥柏先生的判斷來證明莫比烏斯圈不是三維物體.談老曾在《數學廣角鏡》P118中明確指出：在現實世界中克萊因瓶是無法被制造出來的！（其實該論點的本質是：克萊因瓶不是三維物體）數學家已證明：每個克萊因瓶是由兩個莫比烏斯圈組合而成的.而莫比烏斯圈通體圓潤，渾身都是空間曲線，沒有一條二維直線、曲線以及三維直線、曲線.因此，莫比烏斯圈不是三維物體，而是“非三維”物體！（理由六）
四、結論
莫比烏斯圈不是三維物體，而是人類沒有完全認知的“非三維”物體！
五、莫比烏斯圈里仍有未解之謎
是的，莫比烏斯圈里仍然存有許多鮮為人知的奧秘，莫比烏斯圈、莫比烏斯現象及其莫比烏斯原理也沒有得到學術界的認可，但并不影響我發表一孔之見，我將在專題論文《莫比烏斯圈的反常現象》和《重新認識莫比烏斯圈》里進一步闡述和探討莫比烏斯圈的相關問題.
當然，提交本文的真實目的是渴望能得到您對莫比烏斯圈、現象和原理作出更權威的準確詮釋和更睿智的思想升華！
【參考文獻】
［1］［德］莫比烏斯（1790―1868），數學家、天文學家，1858年公布莫比烏斯圈.
［2］［蘇聯］伏?巴爾佳斯基.拓撲學奇趣.長沙：湖南教育出版社，1999：43.
［3］華應龍.神奇的莫比烏斯帶.北京第二實驗小學精品課程，2005（1）：11-15.
關鍵詞: 三維激光掃描、誤差來源、精度
中圖分類號：O343.2文獻標識碼： A 文章編號：
一、引言
地面三維激光掃描技術是繼GPS技術后測繪領域的又一次革命，傳統的單點測量已無法滿足現代測繪對目標真實情況反映的要求，而三維激光掃描技術以其非接觸性、高效率、高精度、主動性的優點被不斷應用到更多的領域之中。
二、地面三維激光掃描儀的原理
從工作方式上地面三維激光掃描儀可以看做一臺高速運轉的自動測角、測距的無棱鏡全站儀[1]。一般包括掃描儀、控制系統和供電系統。掃描系統主要包括激光測距系統、激光測角系統、儀器內部控制校正系統和CCD相機。三維激光掃描儀通過儀器內部伺服馬達系統精密控制反射棱鏡的快速轉動，發射并接收物體反射的激光脈沖，測量每個激光脈沖傳播的時間（或相位差）并以此來計算掃描儀到被測目標的距離，同時角度編碼器記錄掃描瞬時的水平角、垂直角、目標的反射強度信息I。由測得的水平角、垂直角和距離根據公式（2.1）就可計算出目標點的空間三維坐標(X,Y,Z)[2]。
圖2.1地面三維激光掃描儀原理
(2.1)
三、地面三維激光掃描儀的誤差
與其他測量儀器相同，受掃描儀器本身構造缺陷、外界環境等其他各種因素的影響，地面三維激光掃描儀在掃描作業的過程中不可避免的存在誤差。
根據誤差的來源不同可將地面三維激光掃描儀誤差分為4類：與儀器相關的誤差、與被測物體有關的誤差、與操作有關的誤差以及與環境因有關的誤差。
1、與儀器相關的誤差：該誤差主要是由于儀器本身的性能缺陷造成的，主要包括激光測距誤差，測角誤差。激光測距信號處理的各個環節都會帶來一定誤差，主要是光學電子電路中激光脈沖回波信號處理引起的誤差。測距誤差的綜合體現為測距中的固定誤差和比例誤差，可以通過儀器校檢來確定它們的大小；測角誤差主要有水平角測角誤差和豎直角測量誤差，該誤差主要是因為掃描鏡的微小震動、伺服馬達的不均勻轉動等綜合因素引起的。
2、與被測物體有關的誤差：由于地面三維激光掃描儀需要接收被測物體反射的激光信號來計算坐標。因此，目標表面的反射特性對觀測結果有很大影響。不同距離、顏色、材質、粗糙度以及不同傾斜角度的物體反射率都不相同。距離的遠近影響時接收到的反射信號強度，距離越近信號越強，反之，信號越弱；不同顏色的光譜特性也不相同，對激光的吸收和反射強度都不相同，一般情況下，淺色物體的反射率大，深色物體的反射率小；目標表面粗糙時能產生更多的漫反射從而有更多的信號返回；當物體傾斜時，物體表面切平面法向量與激光束方向不重合，導致激光光束返回不能被完全接收，對測距、測角都有影響[3]。因此，要根據測量目標的不同合理設置測站的位置，以減小測量物體的反射特性對測量結果的影響。
3、與操作有關的誤差：操作人員的熟練和細心程度不同會引起地面三維激光掃描儀在對中、整平、目標框選以及各種掃描參數設置等各方面中產生相應的誤差。對于這些誤差，應認真按照規范對中、整平，根據不同的條件合理設置掃描間隔、溫度、濕度、大氣壓強等參數以減小這些人為誤差的影響。
4、與環境有關的誤差：不同的溫度、氣壓、磁場、天氣狀況會對地面三維激光掃描儀的內部精密部件和其發射的電磁波在空中的傳播路徑產生一定的影響，特別對于，大霧、陰雨天氣更會影響電磁波的傳播。對此，應該選擇合適的天氣保證在掃描儀在一定的溫度、氣壓和磁場環境范圍內工作并設置相應環境下的掃描儀參數。
四、總結
地面三維激光掃描儀以高效率、高采樣率、高精度、非接觸性、主動性等優點在地形測量、變形監測、逆向工程、考古、醫學，公安等方面都有廣泛的應用空間。但由于各種誤差的存在，在利用三維激光掃描儀掃描數據的時候應該注意：
選擇合適的天氣條件進行掃描作業，特別溫度應介于在0-40°之間；
根據不同的掃描目標，合理布設測站位置，使掃描距離一般不超過70m，特殊情況下不超過90m；
掃描時嚴格按照測量規范操作，精確對中整平儀器；
掃描時根據不同的外界環境設置相應的掃描參數；
參考文獻：
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Abstract： The thesis takes Dongfeng Dana TD 485 after single screw drum brakes as the research object to carry out stress analysis of drum brakes. The mechanical models of the main stress components （brake drum， brake shoe and friction plate） are established ignoring some details of brake parts processing. The 2D finite element model of rear drum brake is established based on the 3D finite element software UG， and the finite element analysis software ANSYS workbench is used to establish the friction contact relationship of this brake， and for nonlinear analysis of frictional contact of the brake drum. The stress distribution and deformation of the brake drum under small angular displacement are studied. It provides a reliable basis for the improved design of the brake.
關鍵詞：鼓式制動器；ANSYS workbench；制動鼓；有限元分析；摩擦接觸
Key words： the rear drum brake；ANSYS workbench；drum brake；finite element analysis；frictional contact
中圖分類號：U463.51 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）08-0091-03
0 引言
目前，大多數重型載貨汽車采用的制動系統為鼓式制動器，其中制動鼓是制動系統中的重要部件之一[1]。目前，制動器的失效大多數是由于制動鼓的失效引起的，其主要失效形式有：非正常的磨損、掉底、龜裂、開裂、磨損過大[2]，對制動器中的制動鼓進行結構的受力接觸和有限元分析，是提高制動系統制動性能和穩定性的重要舉措。論文是以東風德納TD485后單邊驅動橋為研究對象，它是東風德納車橋有限公司全新開發的重型驅動橋，其制動器總成為漸開線S凸輪式與氣動式相結合的干摩擦I從蹄式鼓式制動器。利用ANSYS workbench有限元技術的接觸分析對制動鼓較為深入的研究摩擦接觸副壓力分布和摩擦變形，為制動器往后的結構參數的改進與優化提供了可靠依據。
1 鼓式制動器的力學計算模型
1.1 制動器整體受力分析
為了能更為真實地模擬制動鼓的受力分析，本論文首先建立整體的鼓式制動器模型。論文是以東風德納TD485后單驅動橋鼓式制動器為研究對象，該制動器的主要參數來源于東風德納車橋有限公司提供的《東風德納TD485單邊驅動橋使用與維修手冊》，其部分主要結構參數如表1所示。
2.2 有限元模型的網格劃分
將在UG中裝配好的三維有限元模型以TXT的格式導入到ANSYS workbench中，并對模型進行幾何處理，為了能準確反映制動鼓的壓力分布以及幾何變形，采用solid226三維二十節點六面體耦合分析單元，采用切分的方法對其各部件進行網格的劃分。其各部件的有限元網格模型，如圖7所示。其中制動鼓的網格節點數為74456，單元數為14596；制動蹄的網格節點數為40555，單元數為8360；摩擦片的網格節點數為10976，單元數為2046。在網格劃分前定義好制動器各個部件的材料屬性、單元類型。
2.3 制動器接觸對的建立
制動器在制動的過程中，凸輪推動制動蹄，使用鉚釘固定在蹄上摩擦片壓向制動鼓，使鼓與片產生擠壓和摩擦。利用ANSYS workbench中的connections來定義制動器各部件的接觸關系，用以模擬這個復雜的運動過程。在接觸對的建立過程中，依據接觸分析中目標面和接觸面的選取原則[7]，定義接觸各部件的目標面和接觸面。制動鼓內表面與摩擦片外表面相接觸，根據接觸原則，定義鼓的內表面為目標面，片的外表面為接觸面，設置接觸類型為“摩擦”，摩擦系數選取0.38；同理可得，制動蹄與摩擦片的接觸，蹄的外表面為目標面，片的內表面為接觸面，設置接觸類型為“綁定”。根據各部件選取的材料類型，定義制動器各部件接觸類型為柔-柔接觸類型。
2.4 邊界條件的設置、載荷與約束的施加
關鍵詞：空載激光掃描測量；發展現狀；河道測量；應用
中圖分類號：TV85文獻標識碼：A 文章編號：
1激光掃描測量技術簡介
LIDAR是LIGHT DETECTION AND RANGING的首字母組合，即激光探測及測距系統，它是采用單個激光脈沖量測從激光源到目標，再回到激光接收器的時間，同時結合飛機上傳感器定位、定向數據，精確量測出被測物體（目標）的三維坐標。
LIDAR數據采集系統由安裝于同一個飛行器上的以下幾個部分組成：
1）機載GPS，為飛機提供精確的三維坐標。
2） 慣性測量系統，為激光束提供準確方向。
3） 激光發射、接收裝置。
4） 反射鏡，用于將發射的激光束反射到地面。
LIDAR數據采集系統收集到的點云數據，經過誤差改正、求參數等，處理后可以得到高精度的數字高程模型、三維模型。采集流程如圖1.
2 激光掃描測量技術發展現狀
隨著LiDAR硬件設備的提高，DGPS高精度差分系統、高精度三維姿態感應等技術的發展，LiDAR的產品體積、重量都在不斷減小，工作成本也繼續下降，使得此項技術真正步入實用階段。經過數多年的研究發展，LiDAR的測量精度也達到了一個相當高的水平，其水平測量精度達到15cm，垂直精度達到10cm。現在全世界范圍，已經有三十多種系列產品投入使用。
2l世紀是3s技術時代，國家大力投入、發展“數字海洋”、“數字地球”、”數字城市”，同時也對測繪工作提出了更高的要求。而激光掃描測量技術，更具有高效率、高精度、全時空測量的特點。
目前，激光測量做為一門新興技術在測量行業正逐漸被廣泛應用。與傳統的三維空間信息采集手段相比，LiDAR技術除了較高的精度之外，它還不受天氣，太陽光照射的影響，所采集到的數據，可以很輕松的進行分類提取，等等這些都是普通航測無可比擬的。因此，利用LiDAR系統，快速獲取大面積三維地物和地形數據，繼而生成數字高程地形模型已經成為應用廣泛的測量手段。
3在河道測量方面的應用
由于激光掃描測量技術可以在大的測量區域提供高密度、高精度的測量數據且能夠識別重要地物，使得它在河道測量中得到廣泛應用。
河道地形測量，長期以來由于江河兩岸地形復雜，條件艱苦，現有的陸地、船載測量儀器難以有效使用，特別是在植被茂盛的山區，GPS接收機衛星信號差，無線電傳輸距離有限，使得現在的GPS-RTK難以得到固定解，測量技術效率不高，若采用全站儀，通視情況又不佳，勞動強度大，危險性高，工作效率、測量精度也難以保障，迫切需要新的測量手段和技術設備來改變這一現狀。
激光掃描測量技術能夠獲得高精度、高密度的高程數據，在高精度的可連續運行參考站技術和三維姿態技術的支持下，無需大量地面控制點，就可生成高精度的數字高程模型（DEM）和DTM。
水深測量部分，在激光測量技術之前，船載聲波測深系統是最為有效和常用的手段。LiDAR水深測量系統，依靠藍綠激光發射和接受設備，可以分別獲得水面和水底的高程數據。 與傳統的船載聲波測深系統相比，LiDAR測深系統具有很多的優勢：首先，它不受淺水區域和陸地的影響；測深精度和幾何分辨率高，由于激光脈沖可以壓縮到很窄的時間寬度內，向水中以納秒級脈寬發射，因此測深點密度高，精度高，水下地形圖質量好；而且節約時間，它可以快速的對大面積水域進行測量。對于一些山區性河流，船只無法航行的水域，LiDAR測深技術將提供高效的服務。研究人員指出，LiDAR測深技術是一種極具誘惑力的測深技術，必將開創一個嶄新的局面。
4建議
激光測量系統的研究在我國引來了眾多學者的重點關注，相信不久的將來，現在已經很成熟的硬件設備還會得到進一步發展，LiDAR系統數據后處理軟件的研發將是又一個關鍵。隨著技術的進一步發展，將越來越多的應用到測量行業中。我們應該時刻關注此項技術的新發展，積極主動的學習，勇敢的創新，為推動河道測量事業的新發展做出應有貢獻。
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