刘燕京博士

目前市场上销售的射程大于10米的三维激光扫描仪有许多不同的型号。如何看懂各个厂家的参数和配置，性能的优劣，尽量不受销售代表的误导，选择适合自己应用的型号，是一个比较困难的问题。本文现就一些常见的问题做一个简要的和客观的介绍。

问题一：三维激光扫描仪的类型：

目前市场上销售的三维激光扫描仪按扫描方式划分有两种：

-基于时间-飞行差原理（扫描仪激光发射器：脉冲式）

-基于相位差原理（扫描仪激光发射器：连续波式）

问题二：两种类型的三维激光扫描仪的销售情况如何?

基于时间-飞行差的三维激光扫描仪约占总数量的75%以上，而基于相位差三维激光扫描仪约占总数量的25%。

问题三：两种类型的三维激光扫描仪的主要性能特点如何?

(1).基于时间-飞行差的三维激光扫描仪的性能特点：

（a）.射程：大于200米，最远的甚至达到6,000米。

当我们阅读射程的技术参数时，要注意厂家所给出该射程是在什么反射率下所得到的。因为不同的物体（石头，树，土地，玻璃，汽车，建筑物，煤等）具有不同的反射率，对激光的反射强度不同，三维激光扫描仪入射到该物体时所反射回来激光的飞行距离也不同（即射程不同）。

通常所讲的射程是指当三维激光扫描仪扫瞄反射率90%的物体（如棱镜，反射片等）时，所能够达到的最远射程。如果扫瞄到山坡（40-50%）射程会降低；当扫瞄沥青道路（20-25%）时，射程会更低。

为了严格起见，要注意不同的激光扫描仪使用不同的激光器，其发射的激光的波长不同，因此物体对应于不同的波长显现不同的反射率。目前市场上三维激光扫描仪所使用的激光器的波长范围在533nm到1550nm。

影响射程的客观条件有以下几点，请注意：

(i)                阴天或艳阳天。差别不大。但是，太阳光特别强时，射程会下降。

(ii)             小雨或雾天。对于射程会有影响，取决于雨的大小。因为雨水会湿润土地、山坡和树林，显著降低物体的反射率

(iii)           白天或黑夜。在黑夜扫描时所获取的激光点的噪音会少，激光点密度稍微大些，距离稍长些。

(iv)            空气中的污染度会影响扫描的数据质量和射程。

在某些厂家代理为客户演示时，客户往往发现所获取的射程达不到这些厂家所声称的射程的一半，问题较普遍。原因是有一些厂家的射程参数有“泡沫”，请不要太相信。

另外，对于相位差的三维激光扫描仪，要注意设备参数的论述。许多厂家常常把最远无模糊(Ambiguity)测量（基于相位差的测量原理）的射程当作仪器的射程。这是错误的概念。

(b).精度：对于中距离脉冲扫描式三维激光扫描仪(最大射程：<2,000米)：±2mm–±7mm(测量距离<50米时)；对于超长距离脉冲扫描式三维激光扫描仪(最大射程：<6,000米)：±15mm(测量距离50米以内时)。距离测量准确度和精度高是基于时间-飞行差的三维激光扫描仪的一个性能特点。

在使用时，用户往往发现实际获取的精度达不到厂家所给出的精度参数。除了使用者的技术和熟练程度外，另外一个原因是有一些厂家的精度参数有“泡沫”，请不要太相信。

对于相位差的三维激光扫描仪，其测量精度随距离的增加而急剧下降。当距离小于10米时，其精度与Riegl的VZ-400和VZ-1000的精度相当；但是，当距离大于50米后，其精度明显下降，不如Riegl，天宝和徕卡的基于飞行时间差的扫描仪。

(c).最大激光发射频率：2,000–300,000赫兹。

物理意义：最大激光发射频率越高，在同等技术要求的条件下，扫描所需要的时间越短，效率越高。如：发射频率为300,000赫兹的Riegl的VZ-400比发射频率为27,000-30,000赫兹的LMS-Z620快10倍，比天宝的GX(发射频率：5,000赫兹)快60倍。换句话说：你用GX去扫描一个物体需要60分钟，在同等条件下，用VZ-400只要1分钟。

(d).扫描速度：不同厂家的产品相差较大。

Riegl的最快。

其新型号VZ-400和VZ-1000全景360°景观扫描需时，仅需7秒钟。由于Riegl的设备内置有高精度的电子测角仪，因此，不需要考虑设备放置的水平角度：爱怎么放就怎么放。大多数工程项目的一站激光扫描(水平360°扫瞄)只需要1-2分钟；拍照需要90秒（全景360°）。加上竖立三脚架，安装设备，开始扫瞄和搬站，额外需要2-3分钟。

其次为徕卡的C-10(激光发射频率为50,000赫兹)。全景360°景观扫描需时：120秒钟。大多数工程项目的一站扫描(水平360°)需要10-16分钟。加上竖立三脚架，安装设备，设置反射片或球，开始扫瞄和搬站，额外需要6分钟以上。

Optech和天宝的较慢：大多数工程项目的一站扫描(水平360°)需要60--90分钟以上。但是，天宝又推出了一款新的机型：CX，激光发射频率提高到30,000赫兹，扫描速度应该提高到与徕卡的C-10和Riegl的老款LMS-Z系列相当。

Riegl的激光扫描仪开机即可使用，不需要预热。而其他的品牌一般需要预热30分钟后才能进行测量。

因为大多数的项目都需要进行几站甚至是几十站的数据获取与拼接，由此多站累积的外业工作时间总量相差更为明显。

多站点激光扫瞄、拍照和数据拼接。

通常，在进行每一站的扫瞄时，在扫描区域内放置10个以上的标靶（反射片、反射圆柱或反射球），以保证相邻两站所扫描的公共（重叠）部分里至少有5个公用的标靶，基于同名点（公共点）来实行两站数据的拼接。因此，在每站的扫瞄完成之前或之后，还要对这些标靶进行粗扫瞄（找到标靶的位置），和精细扫瞄（确定中心点，在相邻两站的激光点云图中找出拼接准确的对应点）。所需扫瞄时间约等于或大于进行一次全景扫瞄的时间。

这里，有一点需要引起大家的注意：通常使用的标靶为大小100mm的圆片或150mm的圆球。放置的距离一般在5-30米以内。当我们的扫描仪的扫瞄距离超过200米时，使用近距离的标靶来校对和拼接远距离的激光点云，就会带来放大的测量误差。

但是，对于200米外的小反射片和圆球，由于目标小，距离远，扫描后所获得的点云密度小，点与点之间的距离大，要精确地确定中心点是不可能的。

因此，有些用户采用直径为3米或更大的圆型标靶，将其放置在200米之外，进行扫瞄。虽然，精度有所提高。但是由于在如此远的距离上激光点的发散度的原因，达到标靶的激光光斑的大小会从近距离的1.5mm增加到200米的30mm，激光点之间的密度也从1mm增加到15mm以上，如此，精确地确定圆心和圆球心的位置，还是很困难的。

有些用户在对不同的激光扫描仪做现场的测试和精度测试时，吃惊地发现：有些厂家的产品的射程虽然能够达到1,000米或更远，但是，当扫瞄距离超过400米时，多站点激光的数据拼接后的精度很差，甚至连1米的精度也达不到，对于同一个区域进行重复测量的精度会更差。

众所周知，Riegl公司生产一系列长距离和高精度的激光扫描仪，用户使用后都非常满意。

VZ-1000：射程1,400米（反射率小于等于90%）

VZ-4000：射程4,000米（反射率小于等于90%）

VZ-6000：射程6,000米（反射率小于等于90%）

如何拼接和校对距离在更远的激光点云呢？也就是：1,000米，1,500米，3,000米，6,000米？

为了提高效率，减少拼接的时间，同时提高拼接的精度，Riegl公司开发了先进的多站点平插拼接软件－RiScanMulti-StationAdjustmentModule。使用该软件时，将某一站扫描仪的笛卡尔坐标系设置为参考坐标系，然后将其它各站的坐标系通过对对应物体的激光点云进行三个方向（x，y，z)的平移和两个极化坐标转动轴（θ，φ）的转动，向参考坐标系投影和重合。在处理的过程中，会不断地告诉使用者，拼接后的精度如何，可继续重复该过程，直到最后达到1mm的拼接精度。

有了这个技术的重大创新，Riegl就在世界上率先解决了长期困扰使用者的一个重大难题。

另外，还可使用全站仪对标靶测量，获得靶心的绝对坐标，然后，在精细扫瞄后所获得的对应靶心引进该坐标，从而获得对应区域的坐标。

(2)基于相位差的三维激光扫描仪的性能特点：

a.射程：<120米，室内。室外的射程要短些。

b.精度：<±1mm(距离：<1米)； ±5mm(距离：<25米)：>±12mm(距离：>50米)。随着距离的增加，精度下降快。

c.最大激光发射频率：300,000–1,200,000赫兹。

d.扫描速度：随所设定的激光发射频率变化。如

自：http：//www.zf-laser.com/Datenblatt_IMAGER%205006i_E_10.09.2008.pdf

扫描速度快和激光点云密度高是相位差激光扫描仪的优势。在近距离时，其扫描的精度非常高，但是在20米以外的距离上，精度下降很快，相比于基于飞行时间差的激光扫描仪来说，稍逊一筹。

在许多实际应用中，对于如汽车一部分的一个站点的扫描常常选用10分钟的扫描时间，以便获取较好的点云密度。

e.太阳光和室外光线对扫描点数和精度影响大。不适宜在强阳光下进行大于20米的测距工作。

 f.植被覆盖区域：不能够应用。

 g.使用范围局限：在扫描对象具有多重目标的情况(如网状、篱笆、树木后的房子，设备)下不能使用。

 h.由于玻璃或其他有机透明玻璃对于光有反射和折射，所以，基于相位差的

激光扫描仪的部分光学部件和中央的旋转部分是没有遮盖的。因此，灰尘和水汽等污染物很容易进入到反射棱镜的表面和旋转部件的内部，不适合在尘土飞扬和水汽较多的地方(如施工工地，矿山、隧道等)长期使用。

问题四：目前哪些行业应用三维激光扫描仪比较成熟?都使用哪些种类?

通常，基于相位差的三维激光扫描仪多用于室内的应用：如数字工厂(石油、天然气、化工、汽车、重工业、等工厂、轮船、飞机)的生成，交通事故和犯罪现场重建、铁路轨道扫描和最近应用的隧道扫描。这些应用的特点：近距离，高点云密度，毫米--厘米---分米精度。

基于脉冲扫描式三维激光扫描仪应用范围广，除了能够在上述的室内等应用中使用，还能够在室外的环境中使用，基本不受限制。

如：室外应用：地形地貌测量、矿山开采、土木工程、水利、水电、公路、铁路、电站、建筑等工程、滑坡监测、泥石流监测、河水和海水对港口码头和堤坝的侵蚀变化、隧道施工过程扫描(超、欠挖等)，桥梁和隧道的变形监测，文化遗产数字化建档和分析、三维建筑物模型生成等。

至于说到要使用哪种类型或型号的激光扫描仪，应该根据具体的要求，选择不同的激光扫描仪。没有一款激光扫描仪能够满足所有的要求。

问题五：生产基于时间-飞行差的三维激光扫描仪厂家都有哪些厂家?

徕卡Leica：瑞士公司。通过收购美国的Cyra公司而进入三维激光扫描仪的生产领域，目前生产和研发均在瑞士，原来Cyra公司的管理和研发人员相继在2011年离开公司，http：//www.leica-geosystems.com/hds/en/lgs_5210.htm。目前只生产一款设备C-10和她的简化版本C-5，旧的型号有ScanStaion2。通过向澳大利亚Maptek公司OEM贴牌销售HDS4400，HDS8800，简化版HDS8400以及改进版HDS8000。

Optech：位于加拿大的多伦多市，www.optech.on.ca。生产ILRIS系列三维激光扫描仪。

天宝Trimble：美国公司。通过收购法国的MENSI公司，www.mensi.com。自己生产二款产品GX和CX，通过对美国的BasisSoftwareInc.公司的SurphaserER-XS贴牌，销售型号为FX。通过OEM，销售Faro公司的Focus3D。

Maptek：澳大利亚的矿山软件大公司，也生产主要应用于矿山的三维激光扫描仪，www.isite.com。目前销售型号有：I-SiTE4400，I-SiTE8800和简化版I-SiTE8400以及改进版I-SiTE8000。

拓普康。日本。生产GLS1500型号(老款为GLS1000)。

Riegl：位于奥地利的维也纳市附近，是规模最大的二维和三维激光扫描仪生产厂家(1991年开始生产激光测距仪)，也是唯一一家可提供全数字化信号三维激光扫描仪(VZ-400，VZ-1000，VZ-4000和VZ-6000)的厂家。www.riegl.com。

问题六：生产基于相位差的三维激光扫描仪厂家都有哪些厂家?

Z&F：德国公司，最早的生产基于相位差的三维激光扫描仪厂家(1993年)，www.zf-laser.com。

Faro：美国公司。通过收购德国的IQvolution公司，www.faro.com。

Callidus：德国公司，生产的三维激光扫描仪可以在飞行时间差和相位差之间交换进行扫描，www.callidus.de。

BasisSoftwareInc.美国，www.surphaser..com

问题七：脉冲激光的发射频率是什么?

脉冲激光的发射频率即PRR(PulseRepetitionRate)脉冲重复频率。它表达的是激光器每秒中所发射的脉冲激光的个数，即赫兹。由于激光是受激发射的光，所以，PRR不是一个恒量，有一个变化的幅度。如我们说：激光脉冲发射频率是5,000赫兹，也就是它可能有时发射4,950赫兹，有时发射5,010赫兹。通常，车载、船载和机载的激光扫描仪用的是二维激光扫描仪，有时，车载和船载系统也用三维激光扫描仪。不论是二维还是三维激光扫描仪，都是对一维激光扫描仪(或称测距仪)通过马达转动和/或棱镜的运动而制作的。激光脉冲的发射频率越高，在单位时间内所发射的激光点云的数量越多。每一个激光点云的形状呈近似于高斯分布的正弦波，脉冲宽度为几个纳秒。一般来讲，为了达到最高的精度，在扫描时，我们要选择设备的最高的激光发射频率和最小的递增角度，使得扫描的激光点云密度达到设备的最大值。对于不同厂家的设备，其激光脉冲的发射频率PRR不同。从天宝(GX：5000赫兹，新款CX：30,000赫兹)、Optech(5,000-10,000赫兹)、徕卡(50,000赫兹)、I-SiTE(4,400和8,800赫兹)，Riegl的LMSZ-Z系列(27,000-30,000赫兹)以及VZ系列(300,000赫兹)。一般来讲，激光脉冲的发射频率越高，激光扫描的角度递增越小，它在完成一个全景(360°水平)最高点密度扫描所需要的时间越短，即扫描速度越快。因此我们在选择激光扫描仪时，要挑选PRR高的参数，以提高工作效率。同时，也要选择角度分辨率高的参数，以求达到较高的点密度。

这里，要注意的一点是：激光扫瞄的精度与点的密度不是直接对应的。点密度高，并不一定所获得的精度高！

Riegl的LMS-Z系列的三维激光扫描仪的激光脉冲的发射频率均为>27,000赫兹，它在完成一个全景(360°水平)的高精度扫描所需的时间小于10分钟。而天宝的GS系列，它在完成一个全景(360°水平)的高精度扫描时所需的时间大于80分钟。

Riegl的最新型VZ-400(PRR=300,000赫兹)，完成一个全景(360°水平)的高精度扫描所需的时间小于2分钟。另一方面，三维激光扫描仪的脉冲发射频率和精度是有多重的选择档。因此选择的发射频率和精度(即角分辨率)越低，完成一个全景(360°水平)扫描所需要的时间越短。

问题八：激光扫描速度ScanRate是什么?

有些厂家，如徕卡，常常给出激光扫描速度：如激光扫描速度5,000点/秒(ScanStation1)或50,000点/秒(ScanStation2)。它实际上是发自激光器的单位时间的激光点数，PRR即激光重复发射频率。从物理上讲，这种定义是不对的，激光扫描速度应该指的是单位时间内激光所扫描的长度值但是，习惯成自然，我们也不能要求徕卡公司改变他的习惯，权当如此。

Riegl的LMS-Z系列的三维激光扫描仪的激光脉冲的发射频率均为>27,000赫兹，它在完成一个全景(360°水平)的高精度扫描所需的时间小于10分钟。而天宝的GS系列，它在完成一个全景(360°水平)的高精度扫描时所需的时间大于80分钟。

Riegl的最新型VZ-400(PRR=300,000赫兹)，完成一个全景(360°水平)的高精度扫描所需的时间小于2分钟。另一方面，三维激光扫描仪的脉冲发射频率和精度是有多重的选择档。因此选择的发射频率和精度(即角分辨率)越低，完成一个全景(360°水平)扫描所需要的时间越短。

问题九：如何鉴定设备的激光发射频率或激光扫描速度?

由于到目前为止，也没有一个官方的组织和检校机构来对激光扫描仪进行质量鉴定，因此有关激光扫描仪的发射频率、最大测量距离、测量精度也没有一个统一的评判标准，只能靠各个厂家和用户自己来裁定。在实际应用上，由于物体的形状、材质、反射率、发射的角度、环境等的影响，即使激光扫描仪发射了5,000点/秒，激光扫描仪最多只能接受到1/3，其余的2/3都被散射了。如果垂直方向的角度大于±40°，激光扫描仪在单位时间内所能够接受到的激光点的数量还要小于1/3，甚至小于1/5。

因此Riegl公司就专门给出了一个参数：MaximumMeasurementRate单位时间内能够接收(测量)到的最多激光点云数目。这是一个可以由用户自己来检查的参数。

问题十：如何评价激光扫描的最大距离?

每一款的激光扫描仪的最大扫描距离与光线的强弱、由此所引起的物体反射率的变化、垂直扫描角度的大小等相关。

我们知道，当光打到物体反射率越高的物体，所反射回来的光信号越多，强度越高，因此，激光扫描仪的射程也越远。因此如果针对发射率为80%的物体，设备的射程能够达到400米，那么，针对发射率为90%的物体时，设备的射程至少应该能够达到450米。但是，大多数的地面、建筑物的反射率为40%--50%，大多数的树木的反射率为30%--70%，煤和沥青路面在15%和25%之间，因此在实际应用中，我们要对设备的最大射程打折。对于不同公司的产品，因为他们所依据的基础反射率不同，打折幅度不同。

对于Riegl的扫描仪，我们给出以下参考数据。

对于地形地貌等应用，由于对于激光点的密度要求不很高，使用Riegl扫描仪时，可以打8—9折。

对于其它型号的三维激光扫描仪，折要打得多些，另外考虑到有些厂家的参数里有水分，折扣常常要低于5折。

对于相位差激光扫描仪，标定最大测距100米时，在室内应用时，最大距离应该在70米以内；在室外应用时，阴天可在60米以内使用，晴天30米或不用。要不然，所获取的数据常常变形，拼接处“歪鼻”的效果图。

问题十一：如何评价激光扫描的精度?

基于相位差的三维激光扫描仪的精度因为受光线、物体反射率和扫描角度大的影响，会经常波动和变化。因此精度难以确定。它的位置扫描精度随厂家不同而不同，并且随着距离的增加而急剧下降。目前美国的Surphaser和德国的Z&F的精度较高，在10米内，在理想的条件下，精度可控制在1mm以内；在20米以内，一般在3mm以内；在20-50米之间，精度一般也在8mm以上。基于相位差的三维激光扫描仪的精度重复性较差。

基于时间-飞行差的三维激光扫描仪的精度测量重复性好，受光线影响小，目前由德国Freiburg大学在地下矿井测试基地中对VZ-400进行测试所获取的最高精度达到2mm（在319米长的矿井中，连续进行16站的扫瞄，拼接后所获得的精度）。Riegl公司自己的测量精度是1.8mm(85米距离)。但是，大多数的设备的精度在100米以内，为5-10mm。如果垂直扫描角度较大时，由于激光点云的斑点形状变形(圆形的成为椭圆或畸形)，也会使精度显著降低。

Riegl公司和天宝习惯以100米的距离来标定其产品的测量精度，而其他厂家喜欢用50米的距离来标定，建议不要混淆了。

另外，由于精度与所使用的标靶的反射率和形状以及垂直扫描角度密切相关，徕卡、Optech、天宝、Z&F、Faro等公司所给出的精度全是在最理想的标靶情况下得出的，因此，用户不可能指望他在使用中能够重复厂家所给出的精度，甚至相差很多。如徕卡的scanstation2，厂家给出的点位精度为±6mm，距离精度为±4mm(50米距离)。但是，在实际应用中，即使你使用徕卡推荐的标靶，在50米的距离，采用小的垂直扫描角度，你也达不到8mm的精度，请不要沮丧，因为他们使用的标靶是不一样的。

但是，Riegl公司的测量精度往往给的“非常保守”。如LMS-Z420i，厂家给出的精度为±10mm(100米距离)。即使你对着一堵墙去扫描，你也会发现达到该精度毫不费力。如果你访问Riegl的网站，其最新型的VZ-400，精度为±5mm(100米距离)。但是，在使用该激光扫描仪对于建筑物的实际测量中，精度为±5mm(受到树木遮挡的墙面区域，100米距离)；而在没有受到树木遮挡的墙面，其单点距离的测量精度为<±1.8mm(85米距离)。

固定在一个位置，使用激光扫描仪多次扫描物体，能够显著提高激光扫描仪的测量精度。但是重复扫描次数大于5次后，精度不会再有提高。提高的幅度约为30%。汉堡大学对Riegl的LMS-Z420i进行测试比较，发现在使用标靶的情况下，在50米到200米的距离范围内，其扫描精度优于±5mm，远远优于厂家自己公布的参数。而有些公司的实际测量精度却与其公布的相差较大。用户在阅读技术指标时，要有心理准备。

问题十二：在基于飞行时间差原理的激光扫描仪的厂家中，技术大幅领先的厂家是谁?

毫无疑问，在三维激光扫描仪的领域中，在过去的十多年中，Riegl公司一直领导着技术发展的潮流和方向。在此，我们可借助于国内军事和民用测绘界的一位著名的专家李教授的论述：Riegl的全数字激光扫描仪VZ-400的技术领先其他厂家至少五年!李教授不仅亲自使用和对比过各个厂家的主要设备，并且曾经亲临考察过国外的这些厂家，与这些厂家的技术人员进行过深入的交流。武汉大学测绘学院和遥感学院的专家和教授们对Riegl的三维激光扫描仪评价最高，长期以来一直认为Riegl的三维激光扫描仪技术水平最高，质量可靠，故障率极低!

在过去的三年中，武汉大学测绘学院、遥感学院、测绘国家重点实验室先后采购8台Riegl三维激光扫描仪，而且，全是单一来源招标购买！

问题十三：为什么扫瞄有些金（银）光闪闪的物体或建筑物时，所获得的扫瞄数据常常会出现黑洞（没有数据）？

对于许多文物建筑，如北京的一些皇家和宗教寺庙古建筑：故宫、先农坛、等建筑物的外表面，都贴了金箔。如果使用可见光（如绿光、红光和黄光）的三维激光扫描仪去扫瞄这些建筑物表明，相当一部分的激光信号会被金箔表面所吸收，反射回来的激光信号很少，造成数据的“空洞”即没有信号。对于此类建筑，建议使用近红外光的三维激光扫描仪如Riegl的VZ-400或VZ-1000。因为，该两款激光扫描仪不仅精度高，扫描速度快，拼接简单，而且使用了1550nm（近红外光波段）的激光器。金光闪闪（可见光波段）的表面不会吸收该波段的激光，因此，不会造成数据的空洞。

问题十四：目前最新一代的、代表目前最高技术水平的三维激光扫描仪的主要特征是什么?

有些厂家在推出新型号的设备时，常常标榜“下一代”，“最先进”等词句来美化自己的产品。但是实际上，他所指的技术水平往往是几年前Riegl公司就已经达到的。

自从2004年Riegl公司推出革命性的新产品--全数字化二维激光扫描仪LMS-Q560以来，机载激光雷达和移动激光雷达的研究和应用进入到一个全新的时代。

在2008年9月，Riegl公司又推出了技术难度更高的全数字化三维维激光扫描仪VZ-400。它标志着激光扫描技术已经彻底从模拟信号的时代飞跃到数字化的崭新时代。这也是激光扫描技术发展过程中的一个里程碑。

虽然数字化全波形技术的许多全新的功能和应用尚在研究和开发中，它已经表现出许多突出的优点和优势：

1.         全新的测量机制带来更准确、更精确的测量(从一个分立的、不太准确的脉冲半宽度平均值到多达数十个乃至几百个更准确、更精确的数字化全波形测量WaveformDigitalization)。

2.         全新的测量机制带来Z方向(激光扫描方向)更精细的分辨率(从1.5米提高到0.2米或更小)。

3.         实时数字化全波形技术的实现使得对发自同一个激光脉冲的信号经多重物体反射回来的、多达几百个的脉冲信号进行瞬间记录、瞬间微分数字化、传输和存储成为可能。大幅度地提高数据的密度、分辨率、(反映物体形貌的)准确度、坡度、粗糙度、植被透射率、建筑物顶部和房檐的细节和分布等。

4.         所测量的物体的反射率与激光扫描仪到物体的距离无关。因此，可以很容易地实现大范围内物体属性的自动分类、特定物的自动发现和跟踪等新功能。

5.         对于所发射的一个脉冲，能够接收到十个以上(取决于计算机、存贮器的配置和发展水平)到几百个回波(真正的三维空间激光点云分布，多重回波)，大大提高了植被的透射率，使得对在茂密的树林覆盖下的地面进行三维地形测量成为可能。

目前只有Riegl公司能够提供全数字化的三维激光扫描仪，。笔者进一步预计：到2015年底，就像胶卷相机一样，标志着上一代技术的即获取模拟信号的二维激光扫描仪(配置在机载激光雷达、车载和船载激光雷达上)将退出历史舞台，而到2017年底所有的模拟信号三维激光扫描仪将与我们再见。

代表目前最高技术水平的三维激光扫描仪的应具备以下的主要功能：

1.         全数字化信号三维激光扫描仪，具备实时数字化全波形技术－最新一代技术！

2.         激光发射频率高达100,000赫兹以上－速度快！

3.         配置高分辨率、高精度的数字化专业相机，能够直接生成正射影像图和3D影像景观。结合激光点云，快速生成各种CAD模型。激光点云结合数码影像快速生成数字化工厂、3D建筑物模型、二维和三维CAD图、数字线划图－应用广！

4.         只需要按一下一个指令键，就可以进行茂密植被的分离和去除－对于茂密树林地形地貌的必须具备的功能！

5.         内置GPS和激光铅垂。如果将设备安置在控制点上，仅需2个标靶，就可进行多站点快速扫描、数据快速拼接。

6.         应该选择配备对人眼安全的激光器。

7.         设备应具有在垂直方向能够进行仰视和俯视扫描的功能。

我们知道，航空摄影时，当视窗角>80°时，所得到的影像畸变大。同样，我们在进行激光扫描时，如果光学发射和接收的结构不动，当垂直方向的扫描角>100°时，所获取的激光数据的精度大幅下降。这也是为什么大多数的激光扫描的垂直扫描角度定在100°以下的原因。但是，在许多的应用中，如从山下扫描山顶、从山顶向下扫描峡谷和河流、从地面向上扫描屋檐、从高楼房顶扫描城市中的建筑物等，我们需要在垂直方向进行>100°或<0°的扫描，为了保证精度，我们必须借助于扫描云台。目前，只有Riegl公司提供这样的配件。

8.         设备的故障率低。由于三维激光扫描仪目前基本上全是进口的设备，属于高度精密的光、机械、电子部件集成的贵重的产品。一旦出了问题，需要送回国外厂家拆开修理。每次的修理费用再加运费要10万元以上!来回运输和修理要费时一个月以上。因此，购买到质量可靠、故障率极低的产品才是明智的选择!购买决定前，多找一些公正的专家和用户咨询了解一下。

9.         效率是第一位的!如果你采用Riegl的VZ系列三维激光扫描仪去做工程，每一站的扫描时间为1到2分钟，相当于其他著名品牌最新的机型扫描15分钟，甚至1个小时以上。即使使用相位差的三维激光扫描仪扫描也要需要10分钟以上。那么用VZ系列的完成一个项目的扫描需要一天的话，用其他的设备就需要一周以上的时间。成本和效率的差距就这么大!

10.    对于多站点的扫描拼接的效率也是用户选型时务必要考虑的一个要点。因为用户在做项目时，往往需要将十站或几十站的扫描数据拼接到一起，因此需要设置大量的控制点和贴许多的标靶(每站需要5分钟以上的时间)。然后，在扫描完成后，还要对这些标靶进行粗扫瞄和精扫瞄，再手工寻找出每一个控制点和标靶，去除噪音点和假的标靶，再进行站与站的扫描点云的拼接。该过程在每一站总体大约需要10分钟。目前，只有Riegl公司开发出先进的硬件和软件，使得多站激光扫描的数据和影像的拼接效率成几倍的提高。一共只需要贴两个标靶，然后所做的工作就是将扫描仪架到控制点上，按下“开始”键，等扫描和拍照完成后，按下“停止”键。然后，就移到下一站，重复此过程。如此循环。可在一个小时内完成15站的激光扫描和影像拍摄工作。