三维雷射扫瞄仪距离检定.PDF

第四章 三維雷射掃瞄儀距離檢定 本章節在描述三維雷射掃瞄儀的距離檢定與系統誤差的改正工 作 ，藉由長距離檢定場的建立 ，以雷射掃瞄成果與傳統的全測儀測量 檢定檢定場內的九個反射標 。此外 ，將點雲資料藉由七參數轉換來對 儀器的系統誤差進行改正 ，並將檢定得到的精度與原廠報告進行比對 分析。 4-1國內外檢定場與檢定方法介紹 一般來說 ，測量上可分為系統誤差與偶然誤差 ，而我們進行檢定 工作的目的即是為了檢驗雷射掃瞄儀是否含有系統誤差 ，並分析其誤 差量 ；因 此 ，根據不同需求來建立一個適當的檢定場是必要的 ，在 收 集國內外相關的雷射掃瞄檢定場之後，我們可將其概略分為室內 (Indoor)檢定場以及室外(Outdoor)檢定場兩大類。針對不同目的與 需求，室內及室外檢定場有其優缺點，將分述如下： 1.室內檢定場： 室內檢定場最大的優點在於能方便進行觀測 ，並較容易控制環境 變因 ，使反射標的定位能夠達到較高的精度 ，減 少環境因素對於定位 成果的影響 。但是相對地 ，室內檢定場最大缺點即是受限於檢定場的 範圍 ，無法進行中長距離的檢校作業 因， 此使得距離對誤差的影響量 47 難以顯現。 2.室外檢定場： 相對於室內檢定場來說 ，室外檢定場可以將反射標與雷射掃瞄儀 的距離拉遠 ，因此可以任意控制掃瞄距離 ，對於進行一般工程用雷射 掃瞄儀的距離檢定是較適當的選擇 ；但 其缺點則是不易控制環境因素 對掃瞄的影響 ，包 括天候及溫度 、濕度等改變 ，都有可能對掃瞄的 作 業過程與成果產生影響。此外 ，因為中長距離的檢定需要較大型的 場 地，因此在場地的設置上也較室內檢定場困難。 國內外已有針對不同的目的及 方法來對三維雷射掃瞄儀進行檢 定 ，本研究根據目前一些相關研究文獻 ，收集國內外的各種檢定作業 方式 ，來作為本研究檢定場設置的參考及依據 。以下將分為室內檢 定 及室外檢定來分別簡述國內外各種檢定方法： 一、室內檢定： Tucker(2002)使用 Cyrax 2500 三維雷射掃瞄儀來檢驗其掃瞄誤 差與精度 ，並檢測使用 Cyrax的 原廠反射標以及使用 Leica的反射稜 鏡兩者掃瞄得到的中心點位座標之常差量。 Tucker的作法分為兩部 分 ，第一部份是在近距離(3.2 公尺~5.8 公尺)下 ，分別以雷射掃瞄儀 和全測儀對十個反射標進行座標的量測 ，再將兩者得到的座標以六 參 48 數轉換到同一座標系 ，並比較兩者之間的差值 。第 二部分則是將距離 拉長至 9~43 公尺，同樣以雷射掃瞄儀和全測儀對十個反射標進行掃 瞄 ，但最後並非比較各個反射標的座標值 ，而是分別對兩個反射標之 間的距離比較其誤差量。 Johansson(2002)針對三種不同品牌的三維雷射掃瞄儀進行比 較，分別是 Cyrax 2500、Optech ILRIS 3D及 Rigel LMS-Z210，設 定在同樣的環境條件之下 ，分別以 5 、10 、30 、55 、85 公尺來進行檢 定作業。其作法是使用上述三部三維雷射掃瞄儀對不同距離的反射標 進行掃瞄 ，再 與全測儀觀測得到的各反射標座標值來進行差異量與精 度分析。此外，Johansson也設計了三種不同的物體作為掃瞄對象 ， 並將三個物提放在一起進行掃瞄 ，比較三台不同的儀器對於這三種 物 體掃瞄的效果 ；最後由一種已 知四種反射係數的特製反射標來觀察對 三種儀器量測時的影響。 Jaakko Vahur(2003)同樣使用 Cyrax 2500 來進行檢定工作， 其檢定的目的是分析在不同的掃瞄角度及距離下，對掃瞄結果的影 響。其作法是特製一個可前後傾斜的圓形面板，在面板上黏貼反射 標，藉此控制反射標的傾斜角度(垂直擺放 270度 並再加減 30度 )； 並同時使用雷射掃瞄儀和全測儀 ，在 3 、10 、25 、50 公尺等不同距離 下對反射標進行量測，探討分 析尺度因子以及座標精度的變化。 49 賴志凱(2004)使用 Opt