地面激光扫描仪水平角检定场建设研究

地面激光扫描仪已广泛地应用到各行各业,但国内对其误差源及其检定方法缺乏系统的研究,更缺乏规范化的检定方法。本文介绍了地面激光扫描仪水平角检定场的场地选择、点位布设,以及检定方法和精度计算,并选取RIEGL VZ1000地面激光扫描仪进行了检定。     

地面激光扫描仪鉴别率检定方法的研究

首先区分鉴别率与分辨率的相互关系,在此基础上研究地面激光扫描仪鉴别率的检定设备、检定方法。研究结果可为我国地面激光扫描仪检定规程的制定提供参考。     

地面激光扫描仪的野外检测方法

地面激光扫描仪的研制成功是继GPS之后的重要技术进步,已经广泛应用到各行各业.国外众多专家学者对地面激光扫描仪的检定/检测方法进行过详细研究,但国内对此还缺乏足够的重视.首先论述检定与检测的区别,重点研究地面激光扫描仪的野外检测方法,供国内使用者参考.     

天宝GX200地面三维激光扫描仪鉴别率检定

三维激光扫描技术是一种新兴的全自动、高精度测量技术。三维激光扫描仪能够在短时间内大面积、高密度地获取目标的空间点云数据,逼真细腻地描述目标表面。三维激光扫描仪作为一种测量仪器,本身也存在误差。目前,我国三维激光扫描仪检定技术较为薄弱且尚未制定系统的技术规范。本文结合国内外对三维激光扫描仪性能检定的理论方法,设计相应的实验方案,对所用Trimble GX200扫描仪的鉴别率进行检定。     

地面三维激光扫描仪扫描精度检定

三维激光扫描技术主要用于获取被测物体表面三维坐标信息,具有速度快、数据量大、精度高、可自动连续测量等优势,广泛应用于测绘工程、文物监测与保护、城市规划等技术领域。然而,我国对于三维激光扫描仪检定技术研究较为欠缺且尚未制定系统的技术规范。本文结合国内外对三维激光扫描仪性能检定的理论方法,设计相应的实验方案,对Trimble GX200扫描仪的扫描精度进行检定。     

《地面激光扫描仪的测量原理及其检定》出版

正[本刊讯]由杨俊志、尹建忠、吴星亮编著的《地面激光扫描仪的测量原理及其检定》一书,近日由测绘出版社出版。该书较全面、系统地论述了地面激光扫描仪的测距与测角原理、误差源及其检定方法。其中包括地面     

地面三维激光扫描仪的检校与测量精度评定

针对地面三维激光扫描仪的测量精度评定问题,提出了利用比长基线检定场进行测距精度评定,利用多齿分度台进行水平角精度评定,利用室内检校场进行垂直角和点位精度评定。采用比长基线检定场方法,每个观测点布设稳固,且有强制对中装置,能够较好地减少其他误差的影响。采用多齿分度台利用全圆组合比较法进行水平角精度评定,该方法所用的角度标准器精度高,可溯源。基于Riegl VZ-1000的试验结果表明,本文所提出的方法对地面三维激光扫描仪进行性能评定可靠性好、稳定性强,对地面三维激光扫描仪的检校研究具有一定的参考和应用价值。     

城市轨道交通的隧道结构断面测量方法研究

本文就城市轨道交通的隧道结构断面的测量方法进行了研究,提出了一种采用地面激光扫描仪技术的测量方法,研究了此方法的主要工作流程、基本原理和方法。把此方法用到天津城市轨道交通二号线工程,使用地面激光扫描仪测量隧道的结构断面,其精度和效率较常规仪器和方法都有显著提高。     

三维激光扫描仪若干问题的研究

针对国内现有文献在论述三维激光扫描仪时,大多偏于具体应用,缺乏对三维激光扫描技术的整体认识,本文重新梳理了三维激光扫描仪的发展历程,介绍了三维激光扫描仪中常用的三角测距法、相位测距法及脉冲测距法的基本测距原理,依据载体的不同,将三维激光扫描仪分为动态三维激光扫描仪、静态三维激光扫描仪及手持式三维激光扫描仪三类。为进一步发挥三维激光扫描仪的价值,需要根据不同种类的仪器,制定相应的检定规范,以确保仪器的精度满足被测对象的精度要求,在数据处理时,需要研制更好的软件,以解决测量数据中的多路径效应及数据黑洞问题。     

地面三维激光扫描仪测量精度的评价分析

针对地面三维激光扫描仪用于城市轨道交通变形监测的精度评价,本文研究了三维激光扫描仪本身、外界环境和被扫描目标3个误差源,对三维激光扫描仪的测距和测角精度进行了评定,并通过试验分析了三维激光扫描技术用于轨道交通变形监测可行性。     

总体最小二乘法在相机标定中的应用

对比总体最小二乘方法与最小二乘方法在相机标定中的适用性及优越性。在相机标定中,由于像点坐标和对应的地面点坐标均存在误差,因此采用总体最小二乘方法对误差方程中的系数矩阵及观测向量同时改正,能够建立更加合理的计算模型。文中以相机标定两步法为例,通过实例解算,证明利用总体最小二乘法能够得到精度更高的相机标定参数解。     

Application of multispectral LiDAR to automated virtual outcrop geology

Terrestrial laser scanning (TLS) is a valuable tool for creating virtual 3D models of geological outcrops to enable enhanced modeling and analysis of geologic strata. Application of TLS data is typically limited to the geometric point cloud that is used to create the 3D structure of the outcrop model. Digital photography can then be draped onto the 3D model, allowing visual identification and manual spatial delineation of different rock layers. Automation of the rock type identification and delineation is desirable, and recent work has investigated the use of terrestrial hyperspectral photography for this purpose. However, passive photography, whether visible or hyperspectral, presents several complexities, including accurate spatial registration with the TLS point cloud data, reliance on sunlight for illumination, and radiometric calibration to properly extract spectral signatures of the different rock types. As an active remote sensing method, a radiometrically calibrated TLS system offers the potential to directly provide spectral information for each recorded 3D point, independent of solar illumination. Therefore, the practical application of three radiometrically calibrated TLS systems with differing laser wavelengths, thereby achieving a multispectral dataset in conjunction with 3D point cloud data, is investigated using commercially available hardware and software. The radiometric calibration of the TLS intensity values is investigated and the classification performance of the multispectral TLS intensity and calibrated reflectance datasets evaluated and compared to classification performed with passive visible wavelength imagery. Results indicate that rock types can be successfully identified with radiometrically calibrated multispectral TLS data, with enhanced classification performance when fused with passive visible imagery.     

基于回光强度的地面三维激光扫描仪测距误差模型

地面三维激光扫描仪是一种新型测量仪器,其核心优势是非接触、速度快、精度高,应用领域非常广泛,而使用之前的设备检校极为重要。影响地面三维激光扫描仪测距精度的因素很多,本文的研究以地面三维激光扫描仪测距原理及误差来源为基础,提出一种稳健的曲线拟合算法对点云数据进行处理,建立了基于回光反射强度的地面三维激光扫描仪测距误差模型,经实验验证取得了良好效果。     

TLS算法在参考球标定场中的应用

精密工程测量领域,对仪器有着极高的要求,需要定期对仪器的各项性能指标进行检定。仪器的检定和精度标定都需要有一定的基准,并用来评价仪器的性能。文中以球体为基准建立空间标定场,提出利用TLS(整体最小二乘平差)算法拟合球面的方法,并对比分析该方法的可行性;提出在满足精度要求下,参考球的选择方法;理论加实例分析,验证该方法的合理性。     

基于IGS站组网的移动激光雷达测量系统整体检校

针对车载移动测量系统中激光扫描仪和载体坐标系之间存在的位置和姿态偏差,在结合常规特征点、特征面检校方法基础上,本文提出了一种带有误差改正数的位置和姿态检校方法。利用TLS获取的车载系统整体点云模型和传感器固有几何属性,获取传感器之间相对关系初值,在此基础上引入误差改正数,构建误差改正模型。在与IGS站联测的检校场中借助平面、球形标靶和平面反射标志等特征,采用最小二乘法迭代法计算误差改正数最优解,从而实现传感器快速检校。试验结果表明,该方法切实可行,检校后点云平面绝对精度和高程绝对精度分别为0.043、0.072 m,相对精度为0.018 m,满足移动测量系统数据获取的精度要求,对促进车载移动测量技术发展和应用具有重要意义。     

非线性二维转换模型的稳健总体最小二乘算法

针对应用线性最小二乘估计准则求解非线性平面转换模型参数时,通过定义间接参数将模型线性化的方法不能直接求解转换模型参数的问题,该文在非线性平面转换模型的基础上,建立线性模型,实现平面坐标的转换。为解决控制点已知坐标与观测坐标中均含有误差对转换参数求解的影响,对应用稳健总体最小二乘求解线性模型参数的算法进行讨论。最后,通过算例比较稳健总体最小二乘算法与最小二乘算法在抗差性方面的优势。结果表明,稳健总体最小二乘算法更适用于应用线性模型求解未知控制点的转换坐标。     

一种基于最小广义方差估计的TLS点云抗差法向量求解方法

针对地面激光扫描点云中的粗差与不均匀采样对法向量计算的影响,基于最小广义方差估计与局部平面拟合原理提出了一种抗差法向量求解方法。首先通过快速近似最近邻居搜索算法得到最近k邻居点集,然后由确定型最小广义方差估计方法和多元马氏距离得到邻居点集协方差矩阵的抗差估计,最后根据主成分分析法（principal component analysis,PCA）计算得到抗差法向量。通过构造的模拟地面激光扫描（terrestrial laser scanning,TLS）点云数据将提出的方法分别与基于PCA、鲁棒PCA和随机抽样一致的法向量求解方法进行实验比较。结果表明,所提方法的抗差性能优异,且并行优化改进后可以满足大规模TLS点云的计算需求。将该方法应用于实际野外地形TLS点云数据,由求解的抗差法向量重建的泊松表面更符合实际地形,表明了该方法在实际应用中的有效性。     

整体最小二乘法平面坐标转换在基坑水平位移监测中的应用

在参数求解过程中,经常遇到参数估计模型的观测向量和系数矩阵都可能存在误差的情况,于是人们在20世纪80年代提出了整体最小二乘方法。近几年,整体最小二乘才被引入测量领域。本文详细阐述了整体最小二乘法平面坐标转换基于奇异值分解原理的解算过程。在此基础上,把整体最小二乘法平面直角坐标转换应用到基坑水平位移监测中,改进了传统的变形监测数据处理方法,并运用工程实例验证了该方法的可行性。     

地面点云处理系统集成研究与实现

地面点云数据后处理及软件研制是制约地面三维激光扫描技术进一步发展的关键因素。本文集成Oracle存储、PCL模块点云算法、OpenGL三维显示技术,初步研发了一套集点云存储、处理、显示、查询功能于一体的地面点云处理系统。通过RIEGL VZ-400扫描的雕像测试点云,验证了本文提出的三种技术集成开发地面点云处理系统的可行性和系统功能的稳健性。为进一步研究地面点云数据处理系统提供有益的参考。     

利用TLS技术与伪单点监测模式进行滑坡变形测量

针对传统离散点监测模式不适用于TLS变形监测,以及现有基于TLS技术变形监测的一维性与仅适用于特定几何对象分析等不足,本文提出了一种基于TLS技术的伪单点变形监测模式,并基于该监测模式提出了一种以表面匹配技术为核心的变形计算新方法。通过构建广义高斯-马尔可夫模型匹配搜索估计伪单点对象的全三维变形参数,利用TLS多期点云的高密度性,实现了高精度提取全三维变形信息,尤其适用于滑坡等灾害监测领域。试验表明在扫描距离约240 m时,该方法可达到1 cm级的变形提取精度,对推动变形监测从点测绘向形测绘的转变具有一定的价值。