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车载三维激光扫描仪——地形测量

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2017-06-15
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摘要 : 目前,三维激光扫描仪已经从三脚架设固定式朝着移动方向发展,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、GPS定位模块、惯性测量装置、里程计数器、扫描仪内置360°的全景数码相机、总成控制模块和高性能板卡计算机集成并封装于汽车的车载支架之上,在汽车移动过程中,快速获取高精度定位定姿数据


三维激光扫描仪测量技术是继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。 


目前,三维激光扫描仪已经从三脚架设固定式朝着移动方向发展,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、GPS定位模块、惯性测量装置、里程计数器、扫描仪内置360°的全景数码相机、总成控制模块和高性能板卡计算机集成并封装于汽车的车载支架之上,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数据采集与建库。 汽车、澳大利亚maptek i-site8820 三维激光扫描仪、i-site studio点云数据处理软件,这三部分共同组成了车载三维激光扫描系统。 

车载三维激光扫描仪_副本.jpg

车载三维激光扫描仪

1、三维激光扫描仪工作原理

三维激光扫描系统工作原理:是内置激光发射器发出一个激光脉冲信号,经物体表面漫反射后,沿几乎相同的路径反向传回到接收器,可以计算目标点与扫描仪距离,控制编码器同步测量每个激光脉冲横向扫描角度观测值和纵向扫描角度观测值,我们通过以上参数能计算目标点的坐标。从而可以利用激光测距原理,密集地获取目标物体表面的三维坐标、反射率、纹理信息,对空间的物体进行真实三维记录。

    Maptek I-site8820三维激光扫描仪具有内置同步7000万像素相机,2km的扫描距离,高速激光扫描器,能快速的获取被测物体的三维信息。Maptek I-site8820激光扫描仪还能通过自带的14倍望远镜镜头进行后视,并且通过手持控制器进行操作扫描仪,这样就大大提高了外业工作效率,降低了劳动强度。

2、采集数据——利用长距离三维激光扫描仪获取大范围及人员不能顺利到达区域地形数据。

车载三维激光扫描仪_副本.jpg

工程师进行三维激光扫描作业


3、数据处理

 

采集数据完成后, 将采集的点云数据导入到I-Site studio软件中,对初始采集的点云数据进行后处理,处理过程如下:

(1)点云数据拼接:三维激光扫描仪扫描获取点云数据一次只能得到物体某一部分表面的数据,要得到地形完整的形状信息,需要从不同角度使用多次定位进行测量,测量结果通过配准后能得到完整的地形点云数据;对于Maptek I-Site 8820长距离三维激光扫描仪能够通过后视定向扫描,后期多站点云数据无需拼接,这样节省了内业的处理时间。                                    

(2)点云数据过滤:三维激光扫描仪在获取点云数据时,由于空中灰尘存在,会产生一些噪音点,还有一部分是不需要的点云(如植被),这时需要通过I-Site studio软件对点云数据进行过滤,为成果的提取提供基础点云数据;

(3)地形图绘制:地形图主要是由地貌和地物组成,地貌指地势高低起伏的变化,即地表的形态,通常利用等高线来表示地形的地貌;地物是指地面上各种有形物和无形物的总成,通常用地形符号来表示。要完成地物和地貌的提取,需要通过地形测量获取碎步点及地物点;I-Site 8820三维激光扫描仪扫描的地形点云数据经过过滤后,可以提取碎步点及地物点,根据碎步点生成等高线,根据地物点绘制地物符号,最后生成标准的地形图。碎步点可以根据需要提取不同间距的点云数据,这样有利于等高线的生成,密集的点云数据对地物提取很重要,能保证准确地物的提取。

三维激光 扫描仪.jpg

车载三维激光扫描仪采集点云数据

因而,这款长距离车载三维激光扫描仪在做地形测量有着突出的优势,采用传统的测量设备做地形测绘,工作量大,测量速度慢,导致了工作效率低;在人员安全性上考虑,利用传统的测量设备人员需要走到被测点进行测量其坐标,这样就降低了人员工作的安全性。利用三维激光扫描仪做地形测量从数据采集到数据处理及地形图的绘制在工作效率及工作安全性上都得到了很大的提高,为地形测量工作带来了新的起点和突破。

而澳大利亚maptek i-site8820车载三维激光扫描仪还在我国边坡监测、三维数字城市建设、矿山测量、公路测量和管理、电力地理信息数据采集与可视化管理、铁路和隧道三维激光扫描测量等项目中得到广泛应用。

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