使用全站仪GPS控制网,提高三维激光扫描整体精度

第一篇：使用全站仪GPS控制网,提高三维激光扫描整体精度

使用全站仪/GPS控制网，提高三维激光扫描整体精度 的应用方法

一、概述

中远距离的三维激光扫描仪，一般的测量精度是5mm左右，当进行大场景扫描时，往往因为误差的累积，会造成较大的误差。因此，如何通过联合其他外业测量手段，提高三维激光扫描整体精度，在实际工作中就非常重要。尤其对于较大场景，同时又有较高精度要求的情况下，例如工厂，大型钢结构扫描。

本文就结合实际工作中的一些经验积累，阐述一下通过传统的常规测量手段提高扫描精度的方法。

二、方法适用性

1、适合大场景扫描，扫描作业最大直线距离大于200米；

2、对扫描后数据整体精度要求较高的扫描作业；

3、如果整体扫描区域可以被划分为各个单元，则更有利于本方法的实施。

三、实施方法

大场景控制测量与三维扫描结合的实现通过三步来完成：

◆控制测量

控制测量往往分为两步：第一步，为控制点测量和准备；第二步，获取扫描站点标靶空间坐标。

第一步是为第二步做准备的，是为了建立一个统一的坐标系，并方便第二步的标靶坐标测量。

第二步，主要是通过免棱镜全站仪，直接获取扫描站点标靶中心位置的空间坐标。

◆三维扫描

逐站完成数据的扫描，并在扫描过程中完成标靶的扫描。

◆数据拼接处理

将控制测量过程中得到的统一坐标系下的标靶的空间坐标导入Cyclone软件中，形成一个大的ScanWorld，然后将所有三维扫描得到的各站数据拼接到该ScanWorld中。本文将在下面进一步详细描述该实现的操作过程。

四、数据拼接处理的具体实现

◆创建控制测量标靶坐标文本文件

我们需要先使用文本文件编辑工具，创建一个文本文件，并将标靶坐标按照指定的格式输入。可以使用Windows的记事本程序。

文本文件格式如下： 注释行1 注释行2 标靶名称1,X坐标,Y坐标,Z坐标 标靶名称2,X坐标,Y坐标,Z坐标

...注意：标靶名称与坐标值间用英文逗号分隔

下面以一个实例来说明：

标靶名称,X坐标,Y坐标,Z坐标 单位

米

S1,0,0,0 S2,200.125,123.783,4.326 S3,175.284,100.568,1.237 S4,20.326,306.783,4.033 S5,52.474,209.727,0.965 S6,723.465,20.729,3.383 S7,701.297,50.426,1.644 S8,621.301,100.44,0.06 S9,519.185,145.857,3.061 S10,421.185,300.858,2.48

前面的两个注释行，主要是为了进行更好的备注，供将来查看，对数据导入没有实际影响，一般来说，第一行会列出列的定义，第二行会写明当前坐标采用的单位。

按顺序输入每个标靶的名称及坐标即可。将该文本文件保存好，供下一个环节使用。

◆导入标靶坐标文件到Cyclone做为一个ScanWorld

在Cyclone对应数据库的对应项目(Project)下，导入该文本文件，操作如下：

1、在Cyclone项目管理器中，用鼠标左键先点中要导入的项目，然后在该项目上点击鼠标右键，如下图所示：

在弹出的菜单中选择“Import”命令。可以看到“Import from File”对话框，从该对话框中找到在上一个步骤中准备好的标靶坐标文本文件，用鼠标选中，然后点击“打开”按钮。

2、设置正确的导入参数，完成导入。

在自动弹出的如下所示“Import: ASCII File Format”对话框中，我们要设置好一些参数，保证导入数据能被正确使用。

1）列数（# of column），按我们前面的文本格式，则列数应为4列；

2）忽略的行数(# Rows to skip)，因为我们在文本文件中有两个注释行，因此这里设置为2； 3）选中分隔符（Delimited）项及逗号（Comma），我们前面制作的数据文件中，是采用逗号分隔的； 4）选择测量单位（Unit of Measure）为米（Meters），单位的选择要与文本文件中的坐标数据单位一致； 5）修改列定义，在对话框下方的数据区中，第一行为数据列定义，用鼠标点击，可以从列表中进行列名称的修改，将第一列修改为TargetID，第二列为X，第三列为Y，第四列为Z，操作方法如下：

在第一行上点击鼠标左键，第一行中的内容会变为下拉列表：

继续在某个下拉列表上点击鼠标左键，则下拉列表会展开，然后可以在列表中选择需要的项，即可完成列定义的修改。

在以上对话框各项修改设置完成后，点击“Import”按钮。

3、返回Cyclone项目管理器，我们可以看到，当前项目下新出现了一个ScanWorld：

4、在项目管理器，新增加的ScanWorld下，双击该ScanWorld下的ControlSpace,我们可以看到生成好的完整标靶坐标系：

◆在Cyclone中进行数据拼接

在上一步中，我们创建好了一个常规测量方式得到的整体标靶空间坐标系。下面，我们就可以用以往的标靶拼接方法，将其他用三维激光扫描仪扫描的站点数据拼接进来。

详细操作过程就不再描述了，这里要强调的是：

在拼接中，一定要把常规测量的标靶ScanWorld做为基站（Home ScanWorld）进行拼接，如果在Registration中，该标靶ScanWorld不是基站，则可以直接在该站名称上点击鼠标右键，在弹出菜单“Set Home ScanWorld”命令，将该站设为基站（Home ScanWorld）。