三维激光扫描数据点位精度分析.pdf

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1、·31·地矿测绘2014，30(1)：31—34CN53—1124／TDISSN10o7—9394SurveyingandMappingofGeologyandMineralResources三维激光扫描数据点位精度分析冯文江(广州市城市规划勘测设计研究院，广东广州510060)摘要：为验证三维激光扫描的成果质量，拓宽三维激光扫描技术的应用范围，对三维激光扫描的数据精度进行研究。首先分析了影响三维激光扫描数据精度的因素，然后通过实验分析了三维激光扫描数据的点位精度。实验结果表明，单站三维激光扫描数据的精度可以达到mm级。关键词：

2、三维激光扫描；精度影响因素；点位精度中图分类号：TH744．5；P225．2文献标识码：B文章编号：1007—9394(2014)01—0031—04AnalysisonPositionalAccuracyof3DLaserScanningDataFENGWen-jiang(GuangzhouUrbanPlanning&DesignResearchInstitute，GuangzhouGuangdong510060，China)Abstract：Inordertoassessthequalityoftheresultsof3DL

3、aserScanning，andbroadentheapplicationareaofthistechnology，theaccuracyof3Dlaserscanningdataisinvestigated．Thispaperanalyzestheinfluencingfactorsofdataac—curacyfirstly，andthenverifiesthepositionalaccuracyof3Dlaserscanningdatabyexperiment．Experimentalresultshowsthatthea

4、ccuracyofdatainasinglestationisonmm-leve1．Keywords：3Dlaserscanning；influencingfactorsofaccuracy；positionalaccuracy产生影响，而且激光光束的性质也会影响到扫描数据的准确性。0引言激光扫描仪的测距系统误差由仪器内部时间测量单元误三维激光扫描技术是近年来快速发展的一项高新技术。三差、激光在大气中传播速度的误差、大气折射率误差、光电系统维激光扫描仪突破了传统单点精确测量的局限，利用高速激光延迟误差等引起。偶然误差则主要由仪器

5、加常数的测定误差、扫描测量方法，大面积高分辨率地获取被测对象表面的三维坐周期误差、计数器的量化误差、激光主波和回波信号对计数器的标数据，能快速、大量地采集空间点位信息，为快速建立物体的三维模型提供了一种全新的技术手段J。取样脉冲部位差、计数器频率不稳定误差等构成。近年来，三维激光扫描技术已经被广泛应用到社会生产的激光光束偏转系统与角度量测装置共同构成了扫描仪的角各个方面，尤其在测绘领域是应用热点，特别是在医学研究及其度测量系统。激光光束偏转系统实现光束在水平方向与垂直方应用领域、工业模具制造、工业逆向工程和优秀历史建筑保护领向的

6、偏转，它是引起角度测量误差的主要原因之一。光束偏转域中也得到广泛应用，取得了很多有益的成果，不仅提高了测量系统主要由不同的扫描镜构成，这些光学器件直接影响测角精效率，而且扩展了工程测量的服务对象。度。扫描镜转动时发生微小震动、扫描电机的非均匀转动等都三维激光扫描技术的广泛应用，反过来对三维激光扫描技会影响测角精度。角度位置传感器用来确定激光光束的水平位术更进一步的发展提出了更高的要求，激光扫描仪的实际测量精度能达到多少，扫描仪能否应用在高精度精密工程测量领域置和垂直位置，其质量也是影响测角精度的一个关键因素。等，都是亟待研究和解

7、决的问题。本文从理论上分析影响三维另外，仪器内部元器件的分辨率、产品质量和安装质量都会带来激光扫描数据精度的因素，然后通过实验分析激光扫描数据的测角误差。点位精度。从激光扫描仪的测量原理可知，扫描仪对目标发射激光，根1激光扫描数据精度影响因素据激光发射和返回的时间差，计算出相应被测点与扫描仪的距离，再根据水平向和垂直向的角度值，计算出被测点的三维坐1．1仪器误差仪器误差主要是仪器机械部件的精密程度会对测距和测角标。所以激光光束的性质对扫描仪的坐标测量有很大的影响。+收稿日期：2013—12—11·32·地矿测绘2014年3月如图

8、1所示，P点为Et标上的一待测点，由于激光光斑大小布将发生变化，从而使接收透镜在单位立体角、单位时间内接受及聚焦性的影响，实测点的位置为P点处，水平角的影响为到的光能量发生变化。这就使得光电接收面上的像光斑光能质△，垂直角的影响A0=0一0，若忽略对测距的影响，