地面三维激光扫描仪角度测量检校方法研究

使用地面三维激光扫描仪时,由于速度太快、使用寿命长等原因,其精确度会降低,故需检查地面三维激光扫描仪是否精确。在分析地面三维激光扫描技术原理及误差来源的基础上,针对Leica C10高精度地面三维激光扫描仪测角误差过程设计了检校实验,以Leica TS30高精度全站仪测量数据为参照,得到该仪器的水平角和竖直角测量误差。

一种顾及随机误差的地面三维激光扫描仪自检校方法

系统误差作为点云数据中的非随机项,使得扫描结果具有累积作用,对结果质量的影响尤为显著。因此,提出一种地面三维激光扫描仪系统误差自检校方法,该方法同时考虑了系统误差和随机误差对扫描结果的影响。在随机模型方面,基于测角和测距精度对观测值进行加权,并利用方差分量估计理论实现不同类型观测值的后验估计。仿真实验和实测数据验证表明,该方法能有效提高未知参数的解算精度,且经过系统误差和随机误差改正后,可获得更接近真实值的目标坐标,相较于常规自检校方法具有更高的准确性和精度。

圆环式标靶在三维激光扫描法检定铁路罐车容积中的应用

Z坐标是通过扫描点云计算铁路罐车容积的基准点。采用三维激光扫描法检定铁路罐车时,需要通过扫描标靶获取检尺点的Z坐标。设计一款圆环式标靶,使激光束直接在铁路罐车罐体内表面反射,应用这种标靶,在后期计算时无需输入标靶高度,而且圆环式标靶具有质量轻、易于平衡放置等优点。对圆环式标靶,与采用圆锥式标靶扫描点云的容积计算结果进行比对,基本一致,符合测量结果不确定度要求。

地面三维激光扫描仪测距精度检校试验研究

地面三维激光扫描仪的精度对工程应用的影响及对三维点云模型的建立与精度影响至关重要。本文根据六段解析模型设计合理有效的试验过程,采用徕卡C10三维激光扫描仪和拓普康测量仪器人GTS-902A获得试验数据,利用Matlab按照六段解析模型进行编程解算试验数据。研究结果表明,徕卡C10三维激光扫描仪在50 m测距范围内精度在4 mm以内,距离超过50 m精度呈离散趋势。

地面三维激光扫描仪水平角精度检校试验研究

地面三维激光扫描仪的精度主要是由测距精度和测角精度共同决定的,因此水平角精度研究非常重要。本文采用徕卡C10三维激光扫描仪与中纬ZT80全站仪为试验设备,分别获取了3种距离条件下扫描数据与全站仪观测水平角数据;将全站仪观测角度值作为基准,利用Matlab软件编写程序对扫描数据解算,并采用相同数学模型对Matlab解算结果进行笔算验证。研究结果表明,在30 m、60 m、90 m距离时徕卡C10三维激光扫描仪水平角精度不同,水平角精度随距离不同而变化。

地面三维激光扫描标靶研究

标靶在地面三维激光扫描中的主要作用是点云拼接中的连接点和坐标转换中的控制点。平面型标靶获取精度与扫描角度和扫描距离有关。利用LeicaHDS3000扫描仪通过两个试验分析了不同扫描角度和距离条件下的标靶获取精度指标。

地面三维激光扫描检校测量

地面三维激光扫描技术广泛的应用于特种工程精密测绘,变形观测、古建筑及文物的数字化、考古挖掘、建筑物结构检测等广泛领域。结合Leica P20为例,详细说明地面三维激光扫描的检校测量方法及流程,归纳分析该技术目前的问题和情况。

地面三维激光扫描仪的自检校模型研究

为使点云测量数据达到最大精度,必须对地面三维激光扫描仪进行检校。通过理论模拟测试,分析6个误差因子对扫描点坐标的影响,并进行模拟数值的检校模型验证。最后通过实例计算证明经检校后检查点点位精度提高,因此说明该方法能有效提高扫描仪的测量精度。

地面三维激光扫描仪自检校方法研究

在深入分析地面三维激光扫描仪系统误差的基础上,研究了其系统误差检校主要方法。提出了扫描仪系统误差自检校方法,设计了基于控制点的室内自检校场,通过对GLS-1500扫描仪的自检校实验,验证了自检校方法的可行性,并通过显著性检验,为优化扫描仪系统误差参数结构提供了依据。

地面激光扫描仪球形标靶识别精度研究

随着三维激光扫描技术的快速发展,市场对激光扫描仪测量精度的要求也与日俱增。硬件测量精度已经可以达到亚毫米级,点云数据的拼接精度逐渐成为影响三维激光扫描精度的主要因素。本文以Z+F5010X地面三维激光扫描仪为例,研究不同观测距离、不同扫描分辨率对球形标靶识别精度的影响。研究结果表明,球形标靶的拼接精度与扫描标靶的点密度相关。

地面三维扫描仪标靶拼接误差分析

在2个工程案例中,应用标靶对多站扫描数据进行拼接,统计和分析标靶拼接的误差,从而指导不同类型、不同精度的工程实践。

Focus3D三维激光扫描仪测距精度检校试验

为对地面三维激光扫描仪的测距精度进行校准,以Focus3D三维激光扫描仪为例,对其径向距离和空间距离的测量精度进行了检校试验。采用该型三维激光扫描仪对具有几何中心的球型标靶进行扫描获得试验数据,并利用Geomagic Studio软件对点云数据进行拟合精度评定。试验表明:Focus3D三维激光扫描仪的空间距离测量精度为0.61 mm(≤2 mm),在5~40 m范围内的径向测距精度为-2~2 mm,测距超过50 m后,测量精度呈离散趋势。

地面三维激光扫描点位精度评定

通过建立高精度控制网作为室外检校场,借助标靶对Leica ScanStation2型三维激光扫描仪进行实地测试,并对达到的点位精度进行分析与评定,得出该仪器扫描距离为40 m、80 m时,点位精度分别为±4.7 mm和±6.3 mm。研究结果可为三维激光扫描技术的进一步应用提供经验和借鉴。

地面三维激光扫描仪定向法

如何有效地提高多站点云配准的精度和效率,使地面三维激光扫描技术广泛应用到大场景监测项目中是近年研究的热点。随着单站点云数据量的不断增加,传统的点云配准方法效率低、精度差,容易引起误差的传播。通过设计定位基座,直接对地面三维激光扫描仪进行定位,并根据提出的控制网定向法对其进行定向,使地面三维激光扫描仪可以直接获取目标坐标系下的点云数据。同时本文提出了定位基座的设计原理和检校方法,并通过实例分析比较,证实了该方法具备高精度和高效率。

地面三维激光扫描仪测距精度试验研究

测量距离的变化是三维激光扫描仪的扫描精度重要影响因素之一。为了研究三维激光扫描仪随着测距的变化,其内外符合精度的变化趋势及适用性,文章以中海达HS650扫描仪为研究对象,研究对棋盘靶纸中心点的识别精度,采用徕卡TS02全站仪观测数据作为外符合精度评价标准。在六种不同测距的测站分别使用扫描仪和全站仪扫描目标5次,记录数据并计算内外符合精度。试验结果表明:测距在100 m以内,内、外符合精度相对稳定,均在2 mm以内;测距在100 m^150 m之间,随着测距增加,内、外符合精度明显降低,均在16 mm以内,可满足精度要求一般的测量工程。文章研究结果对不同精度要求的测量工作测距选择具有参考价值。

一种基于平面特征的自检校误差模型研究及精度分析

针对基于点特征的地面三维激光扫描仪自检校方法需要建立检校场的问题,提出了一种通过拟合点云数据中平面几何特征来解算仪器系统误差参数的方法,构建并推导了该方法的误差模型公式,并通过实验对RIEGL VZ-400地面三维激光扫描仪进行检校。实验结果表明,经过系统误差改正后对平面的拟合效果要明显优于不考虑系统误差的拟合效果,从而验证了基于平面特征的地面三维激光扫描仪自检校方法的有效性和可行性。

地面三维激光扫描仪系统误差模型研究及精度分析

分析了外部观测条件对地面三维激光扫描仪测距的影响,以空间相似变换为基础,提出了自检校法的优化模型,并给出了模型解算策略。通过实验对RIEGL VZ-400地面三维激光扫描仪进行检校和测量数据改正,结果表明:将外部观测条件影响因素纳入系统误差模型中后,可以提高地面三维激光扫描仪的数据精度,从而验证了优化模型的可行性与正确性。

一种多站标靶点云整体配准算法

针对普通多站标靶点云配准方法需进行基于传统测量设备的控制测量问题,提出了一种新的多站标靶点云配准方法。该方法使用三维激光扫描仪和卷尺同时完成点云数据的采集和控制测量外业工作,并将经典测边网平差理论引入到多站标靶点云配准领域,给出了相应误差方程的构建方法。实验结果不仅表明了该方法的有效性,而且证明了三维激光扫描技术应用于控制测量的可行性。

标靶几何分布与点云地理化精度的关系

针对点云地理化的不确定性,该文对其进行了研究,首先提出了能有效描述标靶几何分布的奇异性指标,然后推导了奇异性指标计算公式及其与地理化参数的关系,发现地理化参数与标靶和扫描站构成几何图形的体积有关,通过实验验证了标靶几何分布与点云地理化参数、扫描坐标转换后精度的关系,并提出了在地面激光扫描实用过程中标靶布设原则。

基于附加参数的点云数据平差模型研究

为了对地面三维激光扫描的系统误差进行消除或减弱,分析了地面三维激光扫描的系统误差主要来源。通过研究仪器相关误差和外部误差(目标相关误差、环境相关误差、配准相关误差)对地理参考的影响,将系统参数分为随机性和非随机性参数2类加入到平差模型中参与平差。在11个参数自检校模型的基础上,提出了附加系统参数的点云数据平差函数模型,实现了对所有系统参数的统一解算和显著性检验,经过模型对系统误差改正后,可以提高地面三维激光扫描仪的数据精度。