三维激光扫描数据精度影响因素分析及控制措施

作者:丁建勋;马德富;高俊 刊名:城市勘测 上传者:徐振尧

【摘要】三维激光扫描技术以其优异的技术优势,一经面世,便受到各行各业的推崇。在实际工作中,笔者发现三维激光扫描技术在测量方面存在一些影响定位的精度准确性的问题。因此,本文首先对影响三维激光扫描数据精度的因素进行分析,通过采用激光扫描测量数据与高精度全站仪的测量结果进行了对比实验,并提出了如何提高三维激光扫描数据精度一些控制措施,以期能为从事相关工作的测量人员提供有益的参考和借鉴。

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2016年4月 第2期 城 市 勘 测 Urban Geotechnical Investigation& Surveying Apr.2016 No.2 文章编号:l672—8262(2016)02~93—04 中图分类号:P234.4 文献标识码:B 三维激光扫描数据精度影响因素分析及控制措施 丁建勋 ,马德富 ,高俊 (1.珠海市测绘院,广东 珠海 519015; 2.北京城建勘测设计研究院有限责任公司,北京 100101) 摘 要:三维激光扫描技术以其优异的技术优势,一经面世,便受到各行各业的推崇。在 实际工作中,笔者发现三维激 光扫描技术在测量方面存在一些影响定位的精度准确性的问题。因此,本文首先对影响三维激光扫描数据精度的因 素进行分析,通过采用激光扫描测量数据与高精度全站仪的测量结果进行 了对比实验,并提出了如何提 高三维激光 扫描数据精度一些控制措施,以期能为从事相关工作的测量人员提供有益的参考和借鉴。 关键词:三维激光扫描 ;数据精度;影响因素;控制措施 1 引 言 三维激光扫描技术 ,是通过无合作 目标激光测距 仪与角度测量系统组合的自动化快速测量系统,是通 过高速激光扫描测量的方法,在复杂的现场和空间对 被测物体进行快速扫描测量,以获取目标的线、面、体、 空间等三维实测数据 ,并进行高精度的三维逆 向建模 。 三维激光扫描技术以其优异的技术优势,一经面世,便 受到各行各业 的推崇 。近些年 ,在测绘领域 中的变形 监测、工程测量、地形测量、古建筑和文物保护、断面和 体积测量等行业领域得到广泛运用。然而 ,在实际工 作中,作者发现三维激光扫描技术在测量方面存在一 些影响定位的精度准确性的问题。因此,本文针对影 响三维激光扫描数据精度 的因素进行分析 ,通过采用 激光扫描测量数据与高精度全站仪的测量结果进行了 对比实验,并提出了如何提高三维激光扫描数据精度 一 些控制措施 。 2 影响扫描数据精度的因素分析 2.1 仪器自身的误差分析 三维激光扫描仪主要由角度测量装置和激光光束 偏转装置两部分构成。其中,激光光束偏转系统的运 行是在水平方向与垂直方 向进行偏转 ,两个 偏转方 向 容易产生测量结果偏差。光学仪器的光速偏转系统由 不相同的扫描镜组成 ,这些扫描镜 的差别 也会造成偏 差 ,当扫描器运转时 ,会发生细小 的震动 ,同时扫描 电 机也会发生不规则的扭动,这些细小的运行都会造成 测量结果偏差。选取传感器的角度位置也十分关键, 用其来判断激光光束的水平和垂直方向上的方位。仪 器的质量以及仪器 内部的构件 、分辨率等客观条件对 测量结果都会有一定的影响。 三维激光扫描仪利用激光束来测量 目标,在计算 被测目标的三维坐标时,需要根据水平方向和垂直方 向两方面的角度值计算 ,由此可见,激光光束具有十分 重要的作用。 由激光性质对坐标测量结果 的影 响分 布,如 图 1 所示 。 图 1 激光性质对坐标 测量结果的影 响分布图 图 1中的P点为一个 目标待测点,测量时,激光光 斑的大小和聚焦性会影 响到结 果,其实测点为 P 点, 水平角的影响为△ ,垂直角 的影响 A0=0 p-0,若忽略 对测距的影响,则实测的坐标值为: r =rCOS( +△ )COS( +a ) ?Y =rsin( +△ )cos( +AO) (1) 【z'=rsin( +△ ) 设扫描距离 r10 m,角度 ~p=27。, =15。,激光性质 对测角的影响△ =A0=0.002。,则可求得坐标差值: r △ 一 =-0.23 mm {Ay=y 一y=0.

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