基于地面三维激光扫描技术的路面测量与数据处理

《基于地面三维激光扫描技术的路面测量与数据处理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、34测绘通报2011年第11期文章编号:0494-0911(2011)11-0034-03中图分类号:P234．4文献标识码:B基于地面三维激光扫描技术的路面测量与数据处理111，2徐进军，张毅，王海成(1．武汉大学测绘学院，湖北武汉430079;2．河北水利水电勘察设计研究院，天津300250)RoadSurfaceSurveyingandDataProcessingby3DTLSXUJinjun，ZHANGYi，WANGHaicheng摘要:针对专用软件对扫描点云数据进行数据处理的过程，提出应用距离控制和时间控制相结合的扫描方法。结

2、果表明应用激光扫描技术进行路面测量，可为道路的工程设计和竣工检验等提供详尽的几何信息，能够极大地提高工作质量和效率。关键词:激光扫描;路面测量;点云数据处理;点云密度控制测量每个激光脉冲的空间距离、水平角和天顶距，一、引言并按式(1)的空间极坐标原理计算每个被测物体表在道路的施工验收、竣工验收和复制中，常常面上的激光脚点的三维坐标，同时记录反射强度和需要道路的详细信息，如局部路面平整度、重要路颜色信息。段的路面起伏状况、坑洼点等。这都需要密集的路面点来构成详细的实地地面模型来表现。传统路面测量方法主要是采用全站仪和水准仪测量路面特征点和

3、特征线的三维坐标或者测量规则划分的格网点坐标来表现路面的几何形状，但事实上，在路面现场，仅凭肉眼难以发现特征线，而格网划分容易漏掉特征信息。这种方法不仅效率低下，而且受路面车辆影响较大，更重要的是容易遗漏一些特征点和特征线。地面三维激光扫描仪可以很好地完成上述任图1三维激光扫描仪测量原理及过程务。它采用非接触式的测量方式，能在现场对被测物体进行高精度、高密度的快速扫描测量，直接获X=Ssinθsinα得激光点所接触的物体表面的三维坐标、色彩信息Y=Ssinθcosα(1)和反射强度———点云数据，在经过计算机处理后，}Z=Scosθ可快

4、速重构出被测物体的三维模型及线、面、体、空扫描过程为:将扫描仪安全地架设好，连接好间等各种数据。本文介绍将MENSIGS200应用到扫描仪、计算机和电源;在随机软件PointScape的控道路路面扫描测量中的测量过程、相关技术问题以制下，扫描仪内置的CCD相机的影像可传递到电脑及解决方法。屏幕上;在电脑屏幕上选定扫描范围，确定水平扫二、地面三维激光扫描仪测量原理描间隔、垂直扫描间隔和扫描距离;软件会根据这3个参数计算水平旋转镜步进角度ΔH和垂直旋转镜在地面三维激光扫描仪系统内部，有一个固定步进角度ΔV，然后以该固定的步进角度在框选的的空

5、间直角坐标系统OXYZ，通过XOY平面上的一范围内进行扫描;扫描数据通过串口线传入到计算个反射镜和与之相垂直的另一个反射镜快速同步机中保存，屏幕上也可以看到点采集过程。而有序地旋转，引导激光脉冲发射体发出的窄束激将地面三维激光扫描仪用于道路测量，建立路光脉冲依次扫过被测区域，如图1所示。系统同时收稿日期:2010-10-22作者简介:徐进军(1966—)，男，湖北天门人，教授，主要研究方向为精密工程测量与灾害监测。2011年第11期徐进军，等:基于地面三维激光扫描技术的路面测量与数据处理35面的详细数字地面模型，对于道路复制、道路检查、

6、规律可循，是很好的参照标志。为了不影响交通，道路验收以及道路变形等实际工作，具有非常重要便于架设、转站和测量分块，仪器一般安置在主道的意义。本次试验进行了100m长的道路测量。数路两侧的人行路上或者路边花坛中，如图3所示。据采集所用的仪器是Trimble公司的MENSIGS200激光扫描仪。标称精度为±3mm/100m，4次重复测量精度可达到±1mm，最高角度分辨率为6″，扫描速度为5000点/s，测程为2～350m。三、路面的数据采集1．道路扫描的问题为高效建立高精度的数字地面模型，必须保证表面扫描点具有必要的精度和较均匀的密度。由图

7、3扫描仪架设及扫描块的划分于地面扫描仪架设在地面上(一般高度为1．6～2．0m左右)，待测路面与激光束不能保持垂直关3．扫描点区域的控制方法系。而仪器测量采用的极坐标方式类似中心投影，利用路面上的车道分界线、路边的电杆、花坛、理论上讲，对于固定的水平步进和垂直步进，当测路灯、防撞栏等作为分块的参考点和参考线。(1)距离控制法量面近似垂直于激光束时可以得到如图2(a)所示的较规则扫描格网;当测量面与激光束斜交时，同设D为仪器高，S为仪器到路面某扫描点的斜样的设置则得到如图2(b)所示的变形了的扫描格距，v1、h1为工程要求的路面扫描点间隔

8、，如图4所网。因此，对于路面扫描而言它会造成如下问题。示。假定V1为扫描仪设置的扫描间隔。根据1)点密度不均匀:距离仪器越近，扫描点就越图4(b)中的近似相似关系，容易导出垂直设置间隔(垂直于道路方向)密;