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车载三维激光系统控制点检校特征面检校检校数学模型精度分析硕士论文

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车载三维激光移动建模系统总体检校方法研究
地图学与地理信息系统， 2011，硕士
【摘要】随着城市数字化以及信息化理念日益发展,人们对城市三维空间信息的需求日益增长。

三维空间数据的快速获取技术已然成为地球空间信息获取技术的发展核心和前沿。

激光扫描测量技术作为一种全新激光测距技术,通过高速激光扫描能够大面积高分辨率地快速获取目标物的三维空间信息。

同时,随着GPS技术、惯性导航、CCD技术等蓬勃发展,这些技术手段都成为高精度移动测图集成技术快速发展的推动剂。

车载三维激光移动测图系统正是将定位定姿技术、激光扫描测量技术以及CCD数字影像技术融为一体,可用于快速直接获取被测物的三维空间信息。

车载三维激光移动测图系统获取三维空间信息的精度与准确性在很大的程度上取决于系统的总体检校,基于此本论文对车载三维激光移动测图系统的总体检校方法作了相关研究与
实现。

在之前的工作中,车载系统总体检校采用控制点检校的原理和实验方法并对实验结果进行了详细的分析。

此方法需要布设大量控制点,然而在激光点云中准确的找出控制点是一项非常艰难的工作。

为减少工作量,我们尝试利用建筑物特征面来进行检校,此时只需要在
墙面上布设三个控制点用以确定平面方程,论文中对此方法的原理以及实验方法也给予了详细介绍并将其实验结果与控... 更多还原【Abstract】 With the flourishing development of the concept
of digital and information city, people’s demand for
three-dimensional spatial information of city is growing increasingly. As a result, quick acquisition and automatic processing technology of three-dimensional spatial information become the core and future trends of geospatial information acquisition. As a new laser ranging technology, laser scanning technology can quickly access three-dimensional information of the target with high-resolution an... 更多还原
【关键词】车载三维激光系统；控制点检校；特征面检校；检校数学模型；精度分析；
【Key words】vehicle-borne system；calibration；calibration mathematical model；accuracy analysis；
摘要4-5
ABSTRACT 5-6
目录7-9
图表索引9-10
第一章绪论10-16
1.1 论文的研究背景及意义10-11
1.2 国内外研究现状11-13
1.3 论文工作任务与技术路线13-14
1.4 论文结构14-16
第二章车载三维激光移动测图系统简介16-23
2.1 系统总体结构16-17
2.2 系统传感器模块17-20
2.2.1 激光扫描仪17-18
2.2.2 惯性测量单元(IMU) 18-19
2.2.3 GPS 19-20
2.2.4 线阵CCD相机20
2.3 系统工作流程20-22
2.4 小结22-23
第三章车载系统激光与POS总体检校方法23-37
3.1 坐标系统定义及转换关系23-28
3.1.1 坐标系统定义23-25
3.1.2 坐标系转换25-28
3.1.2.1 激光坐标系转换到POS坐标系26
3.1.2.2 POS坐标系转换到大地坐标系26-28
3.1.3 车载激光扫描测距综合几何关系28
3.2 控制点检校方法设计28-30
3.2.1 检校基本原理28-29
3.2.2 建立误差方程与求解29-30
3.3 基于特征面的检校方法设计30-32
3.3.1 检校基本原理30-31
3.3.2 建立误差方程与求解31-32
3.4 误差参数的解算方法分析理论32-34
3.5 检校算法程序设计34-35
3.6 小结35-37
第四章控制点检校方法检校实验与分析37-47
4.1 控制点检校方法检校实验37-46
4.1.1 实验场布设37-39
4.1.2 实验数据获取39-41
4.1.3 实验结果分析41-46
4.2 小结46-47
第五章基于特征面的检校实验与精度分析47-52
5.1 基于特征面的检校方法检校实验47-51
5.1.1 实验设计47
5.1.2 实验数据获取与处理47-49
5.1.3 实验结果及精度分析49-50
5.1.4 精度验证结论50-51
5.2 小结51-52
第六章总结与展望52-54
6.1 总结52
6.2 进一步研究方向52-54
参考文献。

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三维激光扫描测量系统的应用及解析

三维激光扫描测量系统的应用及解析

三维激光扫描测量系统的应用及解析三维激光扫描测量系统是一种高精度、高效率的三维形态测量技术，广泛应用于产品设计、制造与检测领域。

该系统可通过激光光束的扫描获取物体表面的三维形态信息，并将其转化为数字化的点云数据，实现了对物体表面形态的高精度测量。

本文将从应用和解析两个方面对其进行介绍。

应用1. 工业生产领域：三维激光扫描测量系统能够在产品设计、制造过程中对零件精度进行非接触式的三维形态测量，提高了生产效率和产品质量。

此外，该系统还可用于机械零件测量、金属铸造制造、飞机、汽车等大型机械设备制造中。

2. 文物修复与保护：三维激光扫描测量系统可实现文物的非接触式数字化录入、形态比对及精细修复，保护和传承文化遗产。

3. 建筑、城市景观：三维激光扫描测量系统可实现对建筑物、城市景观等大型场景的三维模型数字化采集和重建，为设计和规划提供依据。

解析三维激光扫描测量系统的核心部分是激光扫描仪，其主要包括光源、光电转换器、扫描反射镜、控制系统等组成部分。

其测量过程主要分为以下几个步骤：1. 选定扫描区域：在进行测量前需确定测量区域的大小、形状及表面材质等参数。

2. 安装扫描仪：将扫描仪固定在预定位置，并调整好其光束的角度和扫描速度等参数。

3. 扫描：启动扫描仪，开始扫描物体表面，通过控制系统将采集到的点云数据实时显示在电脑屏幕上。

4. 后处理：通过三维建模软件对采集到的点云数据进行后处理和分析，以得到精确的三维模型。

需要注意的是，三维激光扫描测量系统在应用过程中需要注意以下几个方面：1. 测量环境：应选择光线稳定、环境干净且不过于复杂的测量环境。

2. 测量精度：应根据具体需求选择不同精度的扫描仪，以满足不同的测量需求。

3. 加工精度：其精度也受到被测对象、设备的状况以及操作者的经验等诸多因素的影响。

总之，三维激光扫描测量系统已成为一种重要的现代化、高校、高效的测量技术，在很多领域的应用中得到了广泛的推广和应用。

但是，它仍需要在不断的实践与研究中不断完善，以更好地发挥其在生产、研究、文物修复等领域的作用。

车载三维激光扫描系统简介

车载三维激光扫描系统简介

一、系统简介三维激光扫描技术是上世纪九十年代中期开始出现的一项高新技术，是继GPS空间定位系统之后又一项测绘技术新突破。

它通过高速激光扫描测量的方法，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据。

可以快速、大量的采集空间点位信息，为快速建立物体的三维影像模型提供了一种全新的技术手段。

近些年来，三维激光扫描仪已经从固定朝移动方向发展，最具代表性的就是车载三维激光扫描仪，车载三维激光扫描仪是将三维激光扫描设备、卫星定位模块、惯性测量装置、里程计、360°全景相机、总成控制模块和高性能板卡计算机集成并封装于汽车的刚性平台之上，在汽车移动过程中，快速获取高精度定位定姿数据、高密度三维点云和高清连续全景影像数据，通过统一的地理参考和摄影测量解析处理，实现无控制的空间地理信息采集与建库。

汽车、三维激光扫描仪、数据处理软件，这三部分共同组成了车载三维激光扫描系统。

图1.车载三维激光扫描系统图2.系统工作原理图二、发展状况随着地理空间信息服务产业的快速发展，地理空间数据的需求也越来越旺盛。

地理空间数据的生产，成为世界经济增长的一大热点。

目前世界上最大的两家导航数据生产商NavTech和Tele Atlas均将车载三维激光扫描系统作为其数据采集与更新的主要手段，并将该技术视为公司的核心技术。

我国在车载三维激光扫描系统测图领域的研究起步较早，现已在多传感器集成、系统误差检校、直接地理参考技术、交通地理信息系统等方面取得突破性的进展，其中最具代表性的有李德仁院士主持、立得空间信息技术有限公司研制的LD2000-RM车载道路测量系统和刘先林院长主持、首都师范大学研制的SSW车载测图系统。

三、国内的应用经过多年的发展和应用，车载三维激光扫描系统已在我国基础测绘、应急保障测绘、街景导航地图测绘、三维数字城市建设、矿山测绘、公路GIS与公路路产管理、电力GIS数据采集与可视化管理、铁路GIS与铁路资产管理、公安GIS数据采集等项目中得到广泛应用。

车载移动三维激光扫描技术高程精度研究

车载移动三维激光扫描技术高程精度研究

2019年8期技术创新科技创新与应用Technology Innovation andApplication车载移动三维激光扫描技术高程精度研究张麟（上海市测绘院，上海200129）引言随着城市建设的不断发展，规划与设计对于城市数据的使用更为精确，道路数据的使用也越来越精细，城市道路建设的长度也越来越长，如何快速准确地提取城市道路高程数据也是当务之急。

就传统的方式而言，获取道路高程数据，需要进行水准路线的布设，不同精度要求的数据提取需要采用不同等级的水准路线进行测量，而且道路数据的提取密度也不够灵活，这种方式繁杂且效率较低。

因此，随着技术的不断发展，三维扫描仪也逐渐应用其中，面块式的数据采集往往能够采集更多的数据，但是面对越来越多的大批量数据采集，固定式的三维扫描仪也无法满足数据采集的效率，所以本文将采用移动三维激光扫描技术结合上海黄浦区外滩某城市道路数据实例，对其采集的高程数据的精度进行研究探讨。

1车载移动三维激光扫描技术车载移动三维激光扫描技术，即用车辆作为扫描仪的载体，将三维激光扫描设备、GNSS 导航定位设备、惯性测量设备以及相关的全景相机进行统一封装之后，在车辆行驶过程中，使用多源传感器获取周边地形地物与三维激光扫描设备间的位置关系的系统。

其中数据采集模块即包含全景相机以及三维Lidar 扫描设备，前者采集车辆行驶时所拍摄的全景相片，可以用来进行常见的街景制作以及模型纹理使用。

后者则是用来测量地形地物的水平角、垂直角以及与激光发射器的间距，进而可以准确获得待测点的空间直角坐标。

以固定坐标系统为例，假设以激光发射器为原点建立空间直角坐标系统，XY 为平面坐标，Z 为垂直方向高程值，求得待测点的三位坐标如图1。

2数据采集2.1项目概况本工程实例采用的是华测AS-900HL 多平台激光雷达测量系统进行点云数据采集，其测距精度为1cm ，搭载的是Ladybug5全景相机，载体为别克GL8商务车，测量的道路位于上海市黄浦区外滩约1.3km 的城市道路。

车载激光移动建模测量系统点云精度检核与误差来源分析

车载激光移动建模测量系统点云精度检核与误差来源分析

系 统 的测 量 精 度 。分 析 点 云 精 度 的 方 法 可 以参 照 一
ｌ ｓ ｓ ０ ，ｉ ｆｏ —ｉ １ ｒｓ ］ ｐ ｎ ｃ ｐ ｓｎ ｓ ｃ ０ ｉ ０Ｐ ｎ Ｐ ｓ ０ ｌ
（） １
设 激光 在某 时刻 位置 为 Ｐ （ ，。 ） 绕 Ｘ、 、 。 。Ｙ ， ， Ｙ
ｍ ｎｓ 修 正 Ｉ ｅ ｔ） ＭＵ姿 态 漂移 ， 同 组 成 Ｐ Ｓ Ｐ ｓｉｎ 共 Ｏ （ ｏｉｏ ｔ
ａ ｄＯ ｉ ｔ ｉ ｙｔ 系 统 ， 确 定 系 统 的轨 迹 和 ｎ ｒ ｎａ ｏ Ｓｓ ｍ） ｅ ｔｎ ｅ 来 任意 时刻 的位 置 ；６ 。 光扫 描仪 获取 三维 信 息 ； ３０激 面 阵 Ｃ Ｄ相 机 获 取 纹 理 信 息 。该 系 统 由 Ｇ Ｓ Ｃ Ｎ Ｓ向 激
１ 系统 的 定 位 原 理
车 载激 光 移 动 建 模 测 量 系 统 由 Ｇ Ｓ （ ｌ ａ Ｎ Ｓ Ｇｏ ｌ ｂ
Ｎ ｖｇｔ ｎＳ ｔ ｌｅＳ ｓ ｍ） 供 系 统 的 位 置 信 息 、 ａｉ ｉ ａ ｌｔ ｙｔ ａｏ ｅ ｉ ｅ 提 Ｉ Ｕ（ｎ ｒａ ＭｅｓｒｍｅｔＵ ｉ） 供 系 统 的姿 态 和 Ｍ Ｉｅｔ ｌ ａｕｅ ｎ ｎｔ 提 ｉ 姿 态 加 速 度 信 息 、 ＭＩ Ｄ ｓ ｎ ｅ Ｍｅｓｒ ｇ Ｉｓ ｕ Ｄ （ ｉａ ｃ ａｕｉ ｎｔ — ｔ ｎ ｒ
（） １ 数据 外 业采 集 。将 Ｇ Ｓ Ｎ Ｓ基 站 架 设 于 已 知
・
维信息获取及其精度分析工 作。
５３ ・
２１ ０２年第 ６ 期 中来自州煤 炭 总第 １８ ９ 期
的控 制点 上 ， 证解 算 的点 云坐 标 与 全 站仪 坐 标 为 保 统一 坐标 系 。在测 区附 近寻找开 阔区域进 行 系统 静 态初 始化 ， 该系统静 态初 始化后 ， 以保证 在数 据采 可 集过 程 中系统 运行 不 受 道路 交 通 的影 响 ， 即使 长 时 间停 车仍 然 能 保 证 Ｐ Ｓ系 统 的 高 精 度 。静 态 初 始 Ｏ 化结 束后 开启 激光 扫 描 仪进 行 数 据采 集 ， 车辆 运 行 速度 可 以根据 要求 在 ０～８ ｍ ｈ之 间选 择 。数 据 ０ｋ ／ 采集 结束 后选 择一 开阔 区域进行 系统 静态 结束化 。