CN101303228B - 一种联系gps定位和三维激光扫描仪测量的方法及其装置 - Google Patents

一种联系gps定位和三维激光扫描仪测量的方法及其装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101303228B
CN101303228B CN2008101235761A CN200810123576A CN101303228B CN 101303228 B CN101303228 B CN 101303228B CN 2008101235761 A CN2008101235761 A CN 2008101235761A CN 200810123576 A CN200810123576 A CN 200810123576A CN 101303228 B CN101303228 B CN 101303228B
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser scanner
surveyor
dimensional laser
coordinate
beacon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2008101235761A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101303228A (zh
Inventor
王坚
闫文林
张建勋
孙久运
高井祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Mining and Technology CUMT
Original Assignee
China University of Mining and Technology CUMT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Mining and Technology CUMT filed Critical China University of Mining and Technology CUMT
Priority to CN2008101235761A priority Critical patent/CN101303228B/zh
Publication of CN101303228A publication Critical patent/CN101303228A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101303228B publication Critical patent/CN101303228B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

一种联系GPS定位和三维激光扫描仪测量的方法及其装置，利用觇标装置将GPS接收机静态定位获取的WGS-84坐标引入三维激光扫描仪测量，作为坐标转换的控制，通过求得的转换方程实现三维激光扫描仪的三维绝对变形量监测的方法，配合主要由底座、觇标装置和放置GPS接收机的连接杆构成的装置，将GPS定位和三维激光扫描仪测量联系起来，有效地用于高层建筑、桥梁的变形监测，不需做专门的控制点，将仪器整平就可以把装置的几何中心作为控制点，可用于工程测量、学术研究，也可用于实践教学训练，为工矿企业及民用建设解决工程实际问题，其结构紧凑合理，方法简单，操作、携带方便，具有广泛的实用性。

Description

一种联系GPS定位和三维激光扫描仪测量的方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种联系GPS定位和三维激光扫描仪测量的方法及其装置，尤其适用于确定被测物体的三维绝对变形测量。
背景技术
目前在高层建筑、桥梁等方面的变形监测中，常常使用三维激光扫描仪测量获取目标物的三维变形信息。但是，通过三维激光扫描仪获取的位置信息，是在机器坐标系(一种相对坐标系)下的一种相对位置信息，因此需要将三维激光扫描仪测量获得的相对信息转换至统一坐标系中；在地面环境不稳定的情况下，控制点会随着地面的变动而变动，例如在矿区的变形监测中，控制点会因为地下的采动而发生位移，这样会导致整体测量结果发生偏差，因此还需要定量获取控制点的变形量。目前，还没有用于解决上述问题的方法及其装置。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种方法简单，结构合理，测量精度高的联系GPS定位和三维激光扫描仪测量的方法及其装置。
技术方案：本发明的联系GPS定位和的三维激光扫描仪测量的方法是：
a.将联系GPS定位和的三维激光扫描仪测量的装置固定于三脚架上，分别在至少三个位置处架设，整平；
b.旋转觇标装置的转盘，使两个觇标对准三维激光扫描仪的扫描方向；
c.用三维激光扫描仪对准觇标的靶心扫描一次，旋转觇标装置180°，对觇标再扫描一次，取两次扫描的均值，以消除横轴的水平误差；通过三维激光扫描仪测量确定两觇标靶心的相对坐标X1、X2，取均值解算出觇标装置几何中心的相对坐标XA；
d.待GPS接收机静态定位后，确定觇标装置几何中心的WGS-84坐标B和精度，解算出相对坐标XA向WGS-84坐标XB转换的参数方程C；
e.用三维激光扫描仪对被测物体扫描获取相对坐标XA′，通过参数方程C转换成WGS-84坐标系下的坐标XB′，作为三维激光扫描仪每次测量的转换基准；
f.通过在多期测量所获得的坐标XB′，确定被测物体的三维绝对变形测量。
所述通过在多期测量所获得的坐标XB′为2～3期。
本发明的联系GPS定位和三维激光扫描仪测量的装置，包括底座，设在底座上的觇标装置，觇标装置上设有管水准器，底座上设有圆水准器，所述的觇标装置包括固定在底座上的支承轴，支承轴上设有与轴承相配合的转盘，转盘的外径上对称设有两个插孔孔座，两个插孔孔座内各设有一个由锁紧螺钉固定的觇标，支承轴的上方设有安装GPS接收机的连接杆。
有益效果：采用觇标装置将GPS静态定位获取的WGS-84坐标引入三维激光扫描仪测量，作为坐标转换的控制，通过求得的转换方程实现三维激光扫描仪的三维绝对变形量监测的方法，配合主要由底座、觇标装置和放置GPS接收机的连接杆构成的装置，将GPS定位和三维激光扫描仪测量联系起来，有效地用于高层建筑、桥梁的变形监测等方面。通过连接GPS接收机，确定该装置几何中心的WGS-84坐标；通过三维激光扫描仪测量该装置的觇标确定装置几何中心在相对坐标系下的坐标；通过本装置几何中心的WGS-84坐标和相对坐标解算出相对坐标系向WGS-84坐标转换的参数方程；三维激光扫描仪获取的相对坐标通过上述参数方程转换成WGS-84坐标系下的坐标。通过在多期观测中的应用，实现三维激光扫描仪三维绝对变形精确测量。本方法不需做专门的控制点，将仪器整平就可以把装置的几何中心作为控制点，将GPS定位和三维激光扫描仪测量有效结合起来。根据GPS接收机的相位中心和觇标中心的几何条件，解算出装置几何中心的WGS-84坐标，作为三维激光扫描仪每次测量的转换基准，同时，后期的测量结果不会因为控制点的变动而受到影响。可用于工程测量、学术研究，也可用于实践教学训练，为工矿企业及民用建设解决工程实际问题，其结构紧凑合理，方法简单，操作、携带方便，在本技术领域内具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的结构主视图。
图2是图1的A-A剖面俯视图
图中：1-GPS接收机，2-连接杆，3-觇标，4-锁紧螺钉，5-管水准器，6-沉头螺钉，7-支承轴，8-轴承盖，9-轴承，10-转盘，11-脚螺旋，12-上底座，13-下底座，14-圆水准器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步描述：
本发明联系GPS定位和三维激光扫描仪测量的方法：将联系GPS定位和的三维激光扫描仪测量的装置用螺栓安置到三脚架上(GPS-Global Positioning System的缩写，意即全球定位系统)，同时架设三个或三个以上位置，整平；通过旋转觇标装置的转盘10，使觇标装置的两个觇标3对准三维激光扫描仪的扫描方向；先用三维激光扫描仪对准两个觇标3的靶心扫描一次，然后旋转觇标装置180°，对两个觇标3的靶心再扫描一次，取两次对觇标3扫描的均值，以消除横轴的水平误差，通过三维激光扫描仪测量确定两个觇标3靶心的相对坐标X1、X2，取均值解算出觇标装置几何中心的相对坐标XA：
XA＝(X1+X2)/2
待设在觇标装置上的GPS接收机1静态定位后，确定觇标装置几何中心的WGS-84坐标XB和精度(WGS-84，国际大地测量和地球物理联合会定义的坐标系，GPS定位常用的坐标系统)，解算出相对坐标XA向WGS-84坐标XB转换的参数方程C：
C为：XB＝ΔX+(1+k)R(εz)R(εy)R(εx)XA
ΔX-平移参数，k-尺度变化参数，εz，εy，εx-坐标轴旋转参数。
用三维激光扫描仪对被测物体获取相对坐标XA′，通过参数方程C转换成WGS-84坐标系下的坐标XB′，作为三维激光扫描仪每次测量的转换基准，
XB′＝ΔX+(1+k)R(εz)R(εy)R(εx)XA′
经过2～3期对测物体的实际测量获取坐标XB′，对获得的数据进行比较，即可确定被测物体的三维绝对变形测量。
本发明联系GPS定位和三维激光扫描仪测量的装置，主要由底座、觇标装置和设在觇标转置上的GPS接收机1构成。底座为三爪星形结构，由上底座12和下底座13组成，上下底座的三个爪之间设有可调节水平位置伸缩的脚螺旋11，上底座12上安装有圆水准器14，圆水准器14镶嵌安装在上底座12的一角上，用于觇标水平状态的粗调；下底座13的中心加有用于安装三脚架螺纹孔。觇标装置主要由支承轴7，设在支承轴7上的转盘10和觇标3构成，转盘10的外径上对称设有两个插孔孔座，两个插孔孔座内各插装有一个觇标3，两个觇标3分别由锁紧螺钉4固定，以防止定位觇标3的松动和脱落。觇标3为铝板制造，中部开有中心孔，以中心孔为基准，在觇标3的两个面上粘帖或画有醒目的靶心标志。转盘10上装有帮助整平的管水准器5，管水准器5经调校后用螺钉固定在转盘10的表面，用于觇标水平状态的微调。支承轴7穿过上底座12的中心孔，通过螺钉紧固在上底座12上，支承轴7上安装轴承9，轴承9外圈与转盘10连接安装，轴承9上部的轴承盖8用沉头螺钉6紧固在转盘10顶面，轴承盖8内设有具有密封和阻作用的密封圈。支承轴7顶端加工有螺纹，通过支承轴7顶端加工的螺纹段螺纹连接有连接杆2，连接杆2为非金属材料制造，GPS接收机1螺纹连接安装在连接杆2顶端。转盘10、觇标3绕支承油7旋转，便于两觇标对准三维激光扫描仪的扫描方向，转盘10采用铝合金铸造。

Claims (3)

1.一种联系GPS定位和三维激光扫描仪测量的方法，其特征在于：
a.将联系GPS定位和的三维激光扫描仪测量的装置固定于三脚架上，分别在至少三个位置处架设，整平；
b.旋转觇标装置转盘(10)，使两个觇标(3)对准三维激光扫描仪的扫描方向；
c.用三维激光扫描仪对准觇标(3)的靶心扫描一次，旋转觇标装置180°，对觇标(3)再扫描一次，取两次扫描的均值，以消除横轴的水平误差；通过三维激光扫描仪测量确定两觇标(3)靶心的相对坐标X1、X2，取均值解算出觇际装置几何中心的相对坐标XA；
d.待GPS接收机(1)静态定位后，确定觇标装置几何中心的WGS-84坐标XB和精度，解算出相对坐标XA向WGS-84坐标XB转换的参数方程C；
e.用三维激光扫描仪对被测物体扫描获取相对坐标XA′，通过参数方程C转换成WGS-84坐标系下的坐标XB′，作为三维激光扫描仪每次测量的转换基准；
f.通过在多期测量所获得的坐标XB′，确定被测物体的三维绝对变形测量。
2.根据权利要求1所述的联系GPS定位和三维激光扫描仪测量的方法，其特征在于：所述通过在多期测量所获得的坐标XB′为2～3期。
3.一种联系GPS定位和三维激光扫描仪测量的装置，包括底座，设在底座上的觇标装置，觇标装置上设有管水准器(5)，底座上设有圆水准器(14)，其特征在于：所述的觇标装置包括固定在底座上的支承轴(7)，支承轴(7)上设有与轴承(9)相配合的转盘(10)，转盘(10)的外径上对称设有两个插孔孔座，两个插孔孔座内各设有一个由锁紧螺钉(4)固定的觇标(3)；支承轴(7)的上方设有安装GPS接收机(1)的连接杆(2)。
CN2008101235761A 2008-06-11 2008-06-11 一种联系gps定位和三维激光扫描仪测量的方法及其装置 Expired - Fee Related CN101303228B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008101235761A CN101303228B (zh) 2008-06-11 2008-06-11 一种联系gps定位和三维激光扫描仪测量的方法及其装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008101235761A CN101303228B (zh) 2008-06-11 2008-06-11 一种联系gps定位和三维激光扫描仪测量的方法及其装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101303228A CN101303228A (zh) 2008-11-12
CN101303228B true CN101303228B (zh) 2010-08-25

Family

ID=40113240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008101235761A Expired - Fee Related CN101303228B (zh) 2008-06-11 2008-06-11 一种联系gps定位和三维激光扫描仪测量的方法及其装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101303228B (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102338616B (zh) * 2010-07-22 2016-08-17 首都师范大学 结合定位定姿系统的三维旋转扫描测量系统及方法
CN102506895B (zh) * 2011-10-11 2013-08-14 长安大学 测量仪器三维形变精度检验装置
CN102589534B (zh) * 2012-01-20 2014-04-16 中国矿业大学 基线约束的单站坐标转换装置及方法
CN103900560B (zh) * 2014-04-08 2016-11-09 中国矿业大学 一种基于白光/ins组合的室内定位装置及其方法
CN104077476B (zh) * 2014-06-25 2017-04-26 山东理工大学 扫描仪坐标系与工程测量坐标系的变换方法
CN105136054B (zh) * 2015-04-27 2017-10-27 北京工业大学 基于地面三维激光扫描的构筑物精细变形监测方法及系统
CN107543505A (zh) * 2016-06-23 2018-01-05 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 三维激光扫描装置及机器人
CN106152958A (zh) * 2016-07-27 2016-11-23 陕西飞机工业（集团）有限公司 一种天线对准测距组件
CN107726973B (zh) * 2017-11-24 2019-11-26 西安工业大学 一种用于大型齿轮的旁置式测量机的测量坐标系建立方法
CN108007373B (zh) * 2017-12-08 2019-08-27 中国矿业大学(北京) 一种三维激光测量升降平台
CN108645339A (zh) * 2018-05-14 2018-10-12 国能生物发电集团有限公司 一种生物发电厂料垛点云数据采集及体积计算方法
CN108824816B (zh) * 2018-05-31 2020-08-11 浙江大学 一种高空大跨网架滑移定位安装及监测方法
CN111561908B (zh) * 2020-05-14 2021-09-17 中国矿业大学 一种三维激光扫描与gps-ppk的组合测量方法
CN113916130B (zh) * 2021-12-15 2022-02-25 天津风霖物联网科技有限公司 一种基于最小二乘法的建筑物位置测量方法
CN115420198B (zh) * 2021-12-16 2024-04-05 安徽工业大学 一种基于bim的古建筑三维激光扫描装置及其使用方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101303228A (zh) 2008-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101303228B (zh) 一种联系gps定位和三维激光扫描仪测量的方法及其装置
CN104328799B (zh) 一种盖挖逆作法地铁车站钢管柱精确定位方法
CN108253946B (zh) 多功能竖向测量联系测量一体化三维坐标传递装置及方法
CN103954229B (zh) 一种地下硐室全断面变形自动监测设备及应用所述设备的方法
CN112964252B (zh) 基于惯性测量单元的定位方法、系统及rtk接收机
WO2014019288A1 (zh) 套夹式测量脚架
CN203824548U (zh) 一种桥梁结构砼表面观测区面积测定仪
CN212158607U (zh) 一种建筑施工用测绘装置
CN103983247A (zh) 基于二次平台线阵ccd的倾角测量方法
CN204831274U (zh) 一种便携式水平高差测量架及测量装置
CN107806858A (zh) 一种用于高精度测绘一体机的倾斜测量方法
CN108387222B (zh) 一种测绘用位置定位系统
CN201210047Y (zh) 一种联系gps定位和三维激光扫描仪测量的装置
CN106772635B (zh) 一种基于扫描交汇的地下电缆三维定位装置及定位方法
CN211550976U (zh) 一种计量仪器的安装工具
CN206540548U (zh) 具有仪器高精确测量功能的全站仪
CN200950060Y (zh) 多功能水平尺
CN102393192A (zh) 表盘式量角尺及其使用方法
CN102865853B (zh) 一种基于倾斜基面光电跟踪测量设备的快速高精度引导方法
CN108517872A (zh) 一种基坑变形的测量方法
CN108020201A (zh) 一种具有高精度仪器高测量功能的水准仪及其使用方法
CN104121897B (zh) 卫星定位测量杆
CN103575258B (zh) 钢缆中心测定觇标架
CN212747779U (zh) 一种工程监理用水平度测量仪
CN203772295U (zh) 一种可调整水准标尺观测位置的倒尺尺架

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100825

Termination date: 20170611