三维激光扫描仪作为三维激光扫描系统的主要组成部分，是由激光发射器、接收器、时间计数器、马达控制可旋转的滤光镜、控制电路板、微电脑、CCD机以及软件等组成，是测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命。它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度、高分辨率的数字地形模型。
激光扫描仪放置在飞机或直升机上，而且利用一束激光量测传感器到位于地面上点之间的距离。然后，利用卫星位置系统和惯性导航系统(INS)，距离的测量是结合在传感器位置点上提取信息来计算地形海拔高度(罗东山，2015)。激光扫描为地形图的描绘产生详细的、高分辨率的数字地形模型(DTM)。激光扫描仪具有高精度、高效率的优点，一般情况下40m范围内点位中误差低于12mm，20m范围内点位中误差低于6mm，且相比于传统单点测绘方法，激光扫描仪测量频率可达50万点/秒，因此激光扫描也能用于制作详细的城市建筑物的3D模型产品。同时，由于主动式传感器量测不易受环境光线条件影响，相比于基于光学影像的城市建筑物3D建模，激光扫描仪在城市室内外一体化建模领域具有独特优势。便携式的基于地面的激光扫描仪可被用于斜向与横向测量(马浩，2018)。下面介绍一种经典的地面三维激光扫描系统:RIEGL VZ-4000。
RIEGL VZ-4000(图3-8)是VZ系列三维激光扫描仪，提供了优越的高达4000m的超长距离测量能力，并且延用了RIEGL其他扫描仪对人眼安全的一级激光。RIEGL V-Line系列扫描仪基于独一无二的数字化回波和在线波形分析功能，实现超长测距能力。RIEGL VZ-4000甚至可以在沙尘、雾天、雨天、雪天等能见度较低的情况下使用并进行多重目标回波的识别(徐锐等，2015)。
此外，常用的地面三维激光扫描仪还有RIEGL VZ-6000、RIEGL VZ-400i、RIEGL VZ-2000i，其与RIEGL VZ-4000相比，各自的特点见表3-1。
图3-8 RIEGL VZ-4000
表3-1 四种常见的地面三维激光扫描仪性能对比
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续表
除地面激光扫描仪外，还有移动三维激光扫描系统。借助激光扫描仪辅助的传感器，如GPS(全球定位系统)和惯性测量装置(惯性测量单元)，移动三维激光扫描系统能够记载扫描所获得的移动数据。移动激光扫描仪可安装在如船、火车和越野车等移动平台上。常见的移动三维激光扫描仪有RIEGL VMX-2HA、RIEGL VMX-1HA、RIEGL VUX-1HA、RIEGL VMZ等。下面以RIEGL VMX-2HA为例介绍移动三维激光扫描系统。
RIEGL VMX-2HA(图3-9)是一套高速、高性能的双扫描仪移动测图系统，即便安装车辆在高速公路上行驶，依然可以提供极高的点密度、精度以及丰富的属性信息。RIEGL VMX-2HA采用2000000测量速率和500线/秒的扫描速度，适用于各种专业的移动测图应用。该系统由两个RIEGL VUX-1HA高精度LiDAR传感器和一个高性能INS/GNSS单元组成，这些传感器被安装在一个按空气动力学制作的保护罩内。相机接口可支持最多九台可选配相机，精确的地理参考影像能够和LiDAR数据相互补充。
图3-9 RIEGL VMX-2HA
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