三维激光扫描技术出现于20世纪90年代中期，具有精度高、速度快、不接触、实时、主动、数字化和自动化等优点，是继全球导航卫星系统（GNSS）技术之后测绘领域的又一次技术革命。其主要由一台配置伺服马达系统、高速度、高精度的激光测距仪和一组可以引导激光并以均匀角速度扫描的反射棱镜组成。

激光扫描仪对被测物体测量时提供3个观测值，即水平角、垂直角和距离，测角系统类似激光跟踪仪的测量模式，但测距方式不同，是采用精密比对的相位差测量方式。测距时，向被测物体发射一束红外调制光，经物体表面反射后被仪器接收，同时也向仪器内部一段已知长度的光纤发射调制光，当发向被测物体的调制光往返传播时，另一部分光也在固定长度光纤内反复传播。当发向被测物体的光返回激光扫描仪接收器时，只需计算出另一部分光在光纤内传播的相位，即可测出仪器到被测物体的距离同时扫描控制模块控制并测量每个激光脉冲的水平角和垂直角，提供物体表面的三维点云数据。

激光扫描仪按扫描距离可分为短距离、中距离和长距离3类。短距离激光扫描仪扫描距离不超过3米，适合小型模具或文物的量测，速度快、精度高；中距离激光扫描仪，扫描距离约60米；长距离激光扫描仪，扫描距离可达数千米。

点云是以离散、不规则方式分布在三维空间中的点的集合，意即许多点像云一样以测量的规则显示在计算机上呈现物体的形状。利用这些点云数据，可建立物体的三维可视化模型。

三维激光扫描仪的工作过程为：①根据两个连续转动的用来反射脉冲激光的镜子的角度值得到激光束的水平方向值和竖直方向值。②根据脉冲激光传播的时间计算得到的仪器到扫描点的距离值。③记录扫描点的反射强度等。前两种数据用来计算扫描点的三维坐标值，扫描点的反射强度则用来给反射点匹配颜色，最后通过系统软件构成三维模型。

三维激光扫描系统具有精度高、测量方式更加灵活和方便的特点。三维激光扫描仪已经成功地在文物保护、工业测量、土木工程、数字城市、地形可视化、城乡规划和自然灾害调查等领域得到广泛的应用，如大型工业设备和结构外形测量，机械制造安装测量，各种地下工程结构测量，各种面积体积计算测量，桥梁结构测量，管道、线路测量，大坝、桥梁、隧道和建筑物的变形监测；各种灾害估计和监控监测，文物挖掘、复制与保护；各种现场快速重建、虚拟现实以及动画、电影制作等。