船载激光扫描系统的几个关键问题分析

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目前发展起来的三维激光扫描测量技术,为三维空间信息的获取提供了全新的手段。该技术采用三维激光扫描系统,能够快速高效的对任意物体扫描,直接获取高密度、高精度的三维空间数据,被誉为“测绘领域继GPS(Global Positioning System)技术之后的又一次技术革命”。  移动测图技术(MMT)是目前最具代表性的三维激光扫描技术,其采用移动测图系统(MMS),运用移动测量手段,快速重建三维场景,具有广阔的应用前景。其中利用船载激光扫描系统可实现码头、港口、海滩、河岸、堤坝、岸线、海岛礁等的精确测量,该系统在工程应用中意义重大。  本文在现有国内外对移动测图系统研究的基础上,分析了船载激光扫描系统研发过程中需解决的几个关键问题,主要包括系统的网络通信、多传感器原始数据格式解析、多传感器的时间配准和空间配准、系统误差源分析及误差模型估计、系统测量精度评定等。  本文首先对船载激光扫描系统的组成和工作原理进行了详细阐述;针对系统的通信问题,采用了网络通信技术,实现了系统的通信;通过对传感器原始数据结构的研究,实现了原始数据格式解析;然后对系统时间配准和空间配准进行了研究,实现了系统多传感器的时空配准。其中时间配准通过Arduino时间同步控制器,编写程序来实现;空间配准部分采用工业测量系统对船载激光扫描系统进行标定,定义了系统涉及的多个坐标系统,推导了坐标转换模型,将激光扫描仪坐标系下的激光点坐标转换到了WGS84大地坐标系下。最后,详细分析了系统的误差来源,推导出了误差估计模型,并设计了系统精度评定方案,实现了系统的精度评定。  本文依托项目组开发的船载激光扫描系统,在LINUX系统平台下,采用QT Creator编程环境并综合运用C、C++、QT语言进行应用程序的开发。  
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