第5章点位测量-2_工程测量幻灯片.pptVIP

§5-3 三维激光扫描测量技术 一、基本原理 二、三维激光扫描系统 三、三维激光扫描数据 四、三维激光扫描测量技术的应用 一、 基本原理 基于脉冲飞行时间差测距的原理 从扫描中心至被测目标点的距离S为 ： 基于相位差测距的原理数据模型 从扫描中心至被测目标点的距离S为 ： 基于激光三角形测距的原理 从扫描中心至被测目标点的距离S为： 二、三维激光扫描系统 三维激光扫描系统的构成 主要仪器及类型介绍 三维激光扫描系统的构成 固定站式三维激光扫描系统 机载激光扫描测量系统的构成 机载激光扫描测量系统测量距离比较远，一般基于脉冲飞行时间的测距原理。由多源传感器集成，一般包括： a) CCD b) Laser Scanner c) GPS d) INS/POS 车载激光扫描测量系统的构成 车载激光扫描测量系统一般由数据获取设备CCD、三维激光扫描仪和定位设备DGPS/INS/Odometer组成。下图为东京大学研究的车载激光扫描系统组成图。 三维激光扫描仪的性能指标 测距精度、测距范围、数据采样率、最小点间距、点位精度、模型化点定位精度、激光点大小、扫描视场、激光等级、激光波长等 主要仪器及类型介绍 三、三维激光扫描数据 数据采集 数据存储信息 数据存储方式 数据处理流程 数据采集 整体分析、设计 扫描数据之前，一定要先对扫描对象的结构、形状、大小、周围环境等进行分析，对扫描数据工作进行整体的分析、设计，设计后要求根据精度、速度、现场环境等因素综合考虑，选择合适的三维激光扫描仪，有明确的扫描步骤等。 测站的选取 测站的过多过少都不合理，一般原则是保证扫描精度的前提下，用尽可能少的视点覆盖整个所有需要扫描的场景。选好后，对视点进行编号，并尽可能按照编号顺序进行扫描。 标靶点的布设 为了提高重建的精度和速度，需要在场景中放置标靶点，在两个不同测站上，应至少三个公共标靶点，且不应位于一条直线上；如果四个标靶点，则它们不应位于同一平面上。 数据存储信息 数据存储方式 数据在内存中一般以数据库或文件的形式存储、管理 XYZ （TXT）格式文件：以文本的方式存储，每行顺序存储单点的X，Y，Z坐标值，有多少个点就有多少行数据. PTX格式文件： 数据处理流程 不同的应用对象、不同点云数据的特性，数据处理的过程和方法也不尽相同。概括的讲，整个数据处理过程包括： 数据采集 数据预处理 几何模型重建 模型可视化 四、三维激光扫描测量技术的应用 在测绘领域中的应用分析 在其它行业中的应用 三维激光扫描测量技术在测绘领域的应用分析 研究热点 机载激光扫描系统 车载激光扫描系统 固定站式激光扫描系统 断面测绘 小结 三维激光扫描测量技术的出现和发展为空间三维信息的获取提供了全新的技术手段，它克服了传统测量技术的局限性。 三维激光扫描仪越来越多地用于获取被测物体表面的空间三维信息，其应用领域日益广泛，逐步从科学研究发展到进入了人们日常生活的领域。 * 优缺点： 优缺点 由于采用的是脉冲式的激光源，通过一些技术可以很容易得到高峰值功率的脉冲，所以飞行时间法适用于超长距离的距离测量。其测量精度主要受到脉冲计数器的工作频率与激光源脉冲宽度的限制，精度可以达到m数量级。 目前激光测距主要采用计算光传输时间差的方式进行。 在高精度的测距时，只采用时间差计算距离难以保证精度。需要采用更为复杂的技术，如：干涉激光测量等。 优缺点： 由于相位以2π为周期，所以相位测距法会有测量距离上的限制，测量范围约数十米，但为提高信噪比有必要多测几次，无法做到瞬间即时测距。目前这种方法多应用在短距离上，如室内装潢等用途。 由于采用的是连续光源，功率一般较低，所以测量范围也较小，其测量精度主要受相位比较器的精度和调制信号的频率限制，增大调制信号的频率可以提高精度，但测量范围也随之变小，所以为了不影响测量范围的前提下提高测量精度，一般都设置多个调频频率。通常的测量精度达到mm数量级。 优缺点： 其精度可以达到微米级，但对于远距离测量，必须要伸长发射器与接收机间的距离，所以不适于远距离测距。 平台不同，三维激光扫描测量系统的结构也存在差异。 典型的有瑞士的Leica公司、美国的3D DIGITAL公司、Polhemus公司等，奥地利的RIGEL公司、加拿大的OpTech公司、瑞典的TopEye公司、法国的MENSI公司、日本的Minolta公司、澳大利亚的I-SITE公司、中国的北京容创兴业科技发展公司等。 距离影像保存采样点到扫描中心的距离和采样点的反射强度或颜色信息，三维激光扫描数据记录每个采样点的空间