地面三维激光扫描地形测量数据粗差剔除算法及实现模式.pdfVIP

第３２卷 第２期 Ｖｏｌ．３２ №２ 资源信息与工程 ２０１７年４月 Ａｐｒｉｌ ２０１７ 地面三维激光扫描地形测量数据粗差剔除算法及实现模式 陈长奎 （贵州省煤田地质局地测大队，贵州 贵阳５５０００１） 摘　 要：三维激光扫描仪在扫描区间获取大量点云数据，但是从实际情况来看，点云数据中包含大量粗差点，在处 理中为了确保测量结果的准确性，要通过合理的方式将这些粗点剔除。 关键词：三维激光扫描；地形测量；粗差剔除 － － － 中图分类号：ＴＰ３９１ 文献标识码：Ａ 文章编号：２０９６ ２３３９（２０１７）０２ ０１３０ ０２ 　 　 三维激光扫描仪在技术上突破了传统的单点测量方 点，Ф表示测量过程中光波的传输距离，通过图１可以发 ＝ ＋ 式，在对地形的具体测量过程中，利用高速激光扫描能高 现，其由ΔФ 和ΔФ 两部分共同组成，即Ф ΔФ ΔФ 。２ １ ２ １ 分辨率大范围获取被检测对象的三维坐标数据。 目前， 在具体测量过程中，再对差频和调制等进行分析，提高测 三维激光扫描仪在变形监测、地形测量等多个方面都有 量的精准度。 着广泛的应用，且具有诸多优点，因此加强对其的分析研 ２　 量测过程中粗差剔除的原理 究具有现实意义。 从大量的测量经验可以发现，如果不考虑仪器在具 １　 三维激光扫描原理及与数据特点 体应用过程中的影响因素，导致测量中存在粗差数据的 三维激光扫描将扫描仪中心点到实物表面的各个点 关键原因是由于受障碍物影响，最终通过激光发射回的 进行逐一定位，扫描仪中心到这些点的定位在一定程度 信息为障碍物信息，而并非障碍物后面的信息。 因此，在 上决定了扫描仪在工作中的精准度。 依据扫描仪在具体 依据测量结果对地形进行建模时，要将采集障碍物上的 运行中量测距离的原理，可以将扫描仪分为不同的种类， 点云数据剔除，只有这样才能确保最终建模的合理性，确 比较常见的扫描仪有脉冲式、相位式、三角测量式、和相 保建模能够反应地形的真实情况。 位⁃脉冲式。 下面针对相位测距进行重点介绍。 在地形测量中，人、树木、建筑物等是比较常见的障 相位式测距是通过对间接方法进行应用，测定光经 碍物。 在测量过程中，对激光的传播造成阻碍的物体都 过往返侧线消耗的时间。 相位测距公式为： 有一个共同特点，就是存在一定高度，从而切断了激光的 ＝ 传播路径。 通过分析不难发现，障碍物上的点云数据具 Ｄ Ｃ／ ２（（Ф）／ ２πｆ ） （１） 式中ｆ 为激光脉冲频率大小，Ｈｚ；Ф为未知相位差，ｍ。 在 有一个十分明显的特征Ｐ：即有一部分点的高程明显高 具体测量过程中，将测出的发射激光信号和接受激光信 于周围点的高程。 同时，因为这些点具有一定高度，因此 号两者之间的相位差值代入公式（１）中，通过计算，便可 障碍物上的点云数据都具有一个共同特点 Ｑ：各个点在 平面位置上所呈现的投影点