三维激光雷达的应用探索

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1、三维激光雷达的应用探索杨尔忻张磊吉长东徐爱功甘肃省测绘工程院辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院摘要：通过三维激光雷达移动测量系统的试生产实验，针对激光点云数据的获取、融合及后期处理进行深入探索，为甘肃省测绘工程院应急测绘保障服务体系建设提供有力的技术支持，同时也为数字城市建设、高速公路测绘项目提供新思路，在很大程度上打破了航测内业的作业流程，减轻了作业员的劳动强度，降低了生产成本，提高了生产效率。关键词：三维激光扫描;点云数据;数据处理;作者简介:杨尔忻（1983-），男，甘肃礼县人，2006年7月毕业于长安大学，获学士学位，工程师，

2、2014年4月获中国地质大学（武汉）工程硕士学位。甘肃省测绘工程院工作，主要从事航空摄影、空三加密及地理信息系统相关工作。收稿日期：2017-06-23Applicationexperimentof3DLiDARYangerxinZhangLeiJiChangdongXuAigongAcademyofSurveyingandMappingEngineeringofGansuprovince;SchoolofGeomaticsLiaoningTechnicalUniversity;Abstract：Amobile3DLiDARmeasu

3、ringsystembasedexperimentwascarriedouttodeeplystudytheacquisition,fusionandpost-processingofLiDARpointcloud,WhichcouldstronglysupporttheemergentmappingservicesystemoftheGansuprovinceacademyofengineeringofsurveyingandmappingnavigation,aswellasprovidenewideasforthedigital

4、cityconstruction,highwaymappingtoalargeextenttobreaktheaerialworkwithintheindustryprocess,reducingthelaborintensityoftheoperator,reducingproductioncostsandimprovingtheproductionefficiency.Keyword：3Dlaserscanning;pointcloud;dataprocessing;Received：2017-06-23激光雷达是一种微波遥感技术

5、，是国外近20年来重点研究的领域之一，其全天候、全天时及高穿透性是可见光遥感方式不可替代和不具备的优势，因此激光雷达传感器技术和数据处理理论及算法方面国内外学者十儿年来进行了不懈的研究［卜2］。目前在国外激光扫描技术己经完全成熟，许多常规摄影测量任务基木上己经由这种新技术代替。与摄影测量的方法相比，激光扫描的手段无论从获取的数据的精度、可靠性、作业效率，还是成本、费用和作业周期等方面都比摄影测量的方法有很大的优势［3-5］。1实验数据获取1.1实验区选取为丫将先进的激光雷达技术应用到生产项目屮，以三维激光雷达测量车的应用为基础，选取已

6、有地形图、高程模型、控制点数据的区域为实验区，进行数字线岡图、数字高程模型、精细化建模的生产实验。实验区为兰州市安宁区安宁东路至安宁丙路，全长9.4km,主要完成道路两侧地形图测绘及DEM生产。1.2数据获取在实验区架设棊站正常工作后，启动UiScan移动测量系统保持绝对静止的情况下初始化五分钟，待移动测量系统正常运行后，沿安宁东路至安宁四路进行三维激光扫描获取点云数据。HiScan移动测量系统由360°全景和机、三维激光传感器设备、惯性导航系统、里程计等部件构成。三维激光传感器设备由两个互成角度的激光传感器构成，每个激光传感器的扫描

7、频率为200HZ。全景相机由六个单镜尖构成，相隔10m曝光一次。获取的点云数据如图1所示。图1三维点云图下载原图2实验结果与分析三维激光雷达测量车获取的数据主要有POS数据、激光点云数据、全景影像、基站GPS数据及编码器数据。数据处理主要有POS数据解算、点云数据融合等。2.1POS数据解算及点云数据融合POS主要记录惯性导航系统上星定位模块（GNSS）、惯性导航装置（1MU）、里程计（DMI）三者的数据，用于精确定位车辆在行驶过程中的位罝和姿态信息。同时，借助连续提供的高精度位置信息和速度信息，估计并校正IMU的位置误差、速度误差和

8、系统其它误差。GNSS基准站提供静态观测数据，主要用于辅助进行后差分GNSS数据处理。数据解算过程中，差分处理技术解算两个不同接收机所获取的同一个卫星的观测值，形成一个双差方程，可消除与相关的误差源M。数据处理时，将流动