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[技术]车载三维激光扫描系统概述
作者:成都新瑞测绘  来源:南方(South)  浏览:1297次  更新:2009/7/12 11:41:33

随着科学技术的不断发展,测量的方法和手段也在不断发生着革命性变化,让我们回顾一下科技进步过程中,近代测量仪器和测量手段发展的一些轨迹。
    1787年,英国人开始用原始的、简单的光学经纬仪进行全国范围的系统性测图工作;
    1921年,高清晰度、高放大倍数的望远镜技术用于光学经纬仪,提高了测量的精度和范围;
    1971年,结合了电子测距和软件处理功能的全站仪诞生;
    2000年,集合激光测距和三维扫描数据处理于一体的激光扫描系统出现,可获取海量的基础测量数据;
    2006年,基于移动车辆平台的三维扫描系统,在增加了自动精确调平系统和控制软件后,实现了移动测图的功能。
    现在,比较轻巧、方便操作的新一代车载三维激光扫描系统已经来到了我们身边,激光扫描系统从三脚架上转移到了汽车上,这帮助我们更清晰、准确地获得那些复杂地形地物详细信息和数据,为科学决策提供更为真实的依据。
一、车载激光扫描系统的构成
    车载扫描系统通过自动控制子系统对三维激光感应子系统进行控制和监测。不同的测量任务,对激光感应子系统的扫描定位、扫描方向和范围等方面的要求差异很大。因此,激光感应子系统的扫描范围、扫描速度、快速定位、自动改正的能力直接决定着数据采集的效率和准确性。例如,在进行建筑物测量时,由于建筑物比较高,激光感应子系统的视场角就要求比较大,否则就不能获得建筑的全貌;而在道路测量中,由于测区比较平坦,而且地物比较简单,比较适于快速作业,这就要求激光感应子系统的扫描速度要比较快。
    当数码摄像子系统以及其他的光学感应器形成整个系统后,它们的工作范围和视场角一定要和相应的激光感应子系统很好地结合起来。
二、激光扫描系统的关键技术
    车载激光扫描系统拥有多个相互关联的子系统,包括激光感应、GPS定位、IRS内部指令、数码摄像等部分。所有的这些子系统直接影响着数据的采集效率。其中,激光感应系统的性能不仅决定着数据成果的精确度,而且也影响到整套系统的作业模式和实用性。这里面包括几个问题:如何提高采集数据的精度?采集到的数据是必需的吗?数据采集的效率是高的吗?数据的存储和输出是方便的吗?
    这些问题的解决取决于激光感应子系统的三个重要的技术突破。
    1、精度:激光感应子系统的精确度决定着终数据成果的适用性,激光感应子系统质量的高低直接影响着测量工程的进展。低成本、廉价的激光感应系统应用于车载系统以后,其获得的数据满足不

了测量的需要,生成的三维数据只可用于展示地物的外部特征,难于生成真实、可靠的数据模型。
    2、视场角:激光感应子系统的视场角大小直接决定着外业测量的效率。大的视场角可以帮助移动载体改进工作路线,简单的几个来回就能完成一个大的测区的全部扫描和数据采集工作。
    3、数据叠加处理能力:这取决于几个因素:车辆的行驶速度、镜像扫描速度、系统测量速度等。车辆的速度在测区的数据采集过程中对数据的叠加处理速度有很大的影响;镜像扫描速度直接影响整个系统的数据压缩过程。
三、导航子系统
    在车辆移动的过程中,必须确保激光感应子系统在每个点上的定位的精确度。也就是说,车载系统测量的精度完全取决于导航子系统的稳定性。内置的导航软件和GPS的结合可以保证在系统采集数据过程中车辆行进轨迹的描述和控制,相关的信息会帮助系统结算出采集数据的三维坐标或坐标增量。
    车载三维激光扫描系统经常用于城区的测量,但是城区密集的地物会降低GPS接收机获取卫星信号的机会,而且,许多建筑物的表面会产生多路径效应,影响到GPS的定位精度。
    为了减少这些不利因素的影响,车载激光扫描系统采用一些特殊的定位技术来确保在没有搜到卫星型号的情况下,仍然能够获得空间信息数据。
    目前,车载扫描系统已经从实验室走向市场,开始在数字化城市测图领域得到应用,相信随着这一技术的不断发展,其必将在许多领域得到广泛的应用。

 
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