CN105279371B - 一种基于控制点的移动测量系统pos精度改善方法 - Google Patents

一种基于控制点的移动测量系统pos精度改善方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于控制点的移动测量系统POS精度改善方法，包括以下步骤：基于原始采集数据解算出初始POS数据，基于初始POS数据解算出初始点云数据；在初始点云数据中获取控制点对应的激光点，并计算控制点与激光点坐标之差；对控制点的初始POS位置进行差值改正，获得改正后POS位置；利用改正后POS位置数据，对原始采集数据再次解算，得到高精度的POS数据，进而得到高精度的点云数据。本发明所提供的方法能够利用控制点数据对移动测量过程中局部精度较差的POS数据进行精度改善，解决了POS局部精度差的问题，不依赖于局部信号，不需要重新进行数据采集。大大的改善了测量精度，具有巨大的经济和社会价值。

Description

一种基于控制点的移动测量系统POS精度改善方法
技术领域
本发明涉及一种基于控制点的移动测量系统POS精度改善方法，属于测绘信息领域。
背景技术
随着移动测量技术的不断发展，移动测量系统已成为数字城市、传统测绘等领域获取数据的新手段，移动测量技术作为当今测绘界最为前沿的技术之一，应用十分广泛。
移动测量系统采集的数据主要包括POS数据，激光点云数据和影像数据。通过激光点云数据可以直接获得地物坐标及特征信息，进而进行DSM生成、三维建模等后续生产。
获得高精度的点云数据必须基于高精度的POS数据。移动测量系统进行数据采集时，不可避免在某些地方因为GPS信号不佳或者无信号导致POS数据精度很差，例如在隧道中GPS信号失锁情况下，POS数据精度大大降低。为了提高POS精度，本发明提供了一种基于控制点的移动测量系统POS精度改善方法。
发明内容
本发明提供了一种基于控制点的移动测量系统POS精度改善方法，解决了上述背景技术中的不足，大大提高了移动测量系统数据采集的精度，有效的推动了移动测量系统的应用，具有非常巨大的经济和社会价值。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为一种基于控制点的移动测量系统POS精度改善方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)基于原始采集数据解算出初始POS数据(即待纠正的POS数据)，基于初始POS数据解算出初始点云数据；
(2)在初始点云数据中获取控制点对应的激光点，并计算控制点与激光点坐标之差；
(3)对控制点的初始POS位置进行差值改正，获得改正后POS位置；
(4)利用改正后POS位置数据，对原始采集数据再次解算，得到高精度的POS数据，进而可以得到高精度的点云数据。
步骤(1)中解算点云方程如下：
P＝Rp(R*Praw+T)+Tp (1.1)
其中：
Praw为激光点在激光扫描仪坐标系中的坐标；
R为激光扫描仪坐标系在载体坐标系中的姿态角所构成的旋转矩阵；
T为激光扫描仪坐标系在载体坐标系中的位置；
Rp为载体坐标系在大地坐标系中的姿态角所构成的旋转矩阵；
Tp为载体坐标系在大地坐标系中的位置；
P为解算出的激光点在大地坐标系中的坐标。
步骤(2)中差值计算公式如下：
ΔP＝Pc-P (1.2)
其中：
ΔP为控制点与激光点大地坐标之差；
Pc为控制点大地坐标；
P为激光点大地坐标。
步骤(3)中，假定载体不存在姿态误差，只存在位置误差，则得到改正后的载体位置坐标计算方式如下：
T′p＝Tp+ΔP (1.3)
其中：
ΔP为步骤(2)中的结果，即控制点与激光点大地坐标之差；
Tp为初始的载体在大地坐标系中的位置；
T′p为改正后的载体坐标，即载体在大地坐标系中的新位置。
步骤(4)中，利用步骤(3)中的结果，即控制点所对应的改正后的POS位置数据，以及基站和移动站原始采集数据，进行解算得到高精度的POS数据，再将激光扫描数据转换为高精度的点云数据。
在移动测量过程中，往往在某些时间段GPS信号差甚至接收不到信号，导致解算后的POS数据精度差，为弥补这种不足本发明提出了一种改进POS精度的方法，利用轨迹中的控制点进行对原先的数据进行处理，大大提高了POS精度，克服了外业数据采集中信号不佳导致的精度差的问题，大大提高了测量精度。
附图说明
图1：为本发明一种基于控制点的移动测量系统POS精度改善方法的操作流程图。
图2：为本发明移动测量系统不同坐标系示意图。
上述图中：1-载体坐标系；2-三维激光扫描仪坐标系；3-大地坐标系。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做详细具体的说明。
本实施例中，车载移动测量系统采集的道路轨迹数据中包含一小段隧道轨迹数据，隧道中未能接收到GPS信号，解算出的POS精度差，对于此类数据采用基于控制点的POS精度改善方法如下：
(1)用POS解算软件，将采集到的原始基站数据和移动站数据解算得到初始POS数据(即待纠正的POS数据，包括位置Tpi和姿态Rpi)，基于初始POS数据并利用公式(1.1)将采集到的原始激光扫描数据转换成点云数据(包括激光点坐标Pi)。
(2)获取轨迹中控制点数据Pc1、Pc2...Pcn(n为控制点个数)。
(3)在点云中分别选取控制点对应的激光点P1、P2...Pn及对应的时刻t1、t2...tn(n为控制点个数)。
(4)计算控制点与激光点坐标之差：ΔP1＝Pc1-P1、ΔP2＝Pc2-P2...ΔPn＝Pcn-Pn，对应的时刻为t1、t2...tn(n为控制点个数)。
(5)在初始POS数据中获取t1、t2...tn时刻对应的POS位置Tp1、Tp2...Tpn，计算出改正后的POS位置：T′p1＝Tp1+ΔP1、T′p2＝Tp2+ΔP2...T′pn＝Tpn+ΔPn(n为控制点个数)。
(6)将控制点对应的改正后POS位置T′pi及时间ti等数据输入到POS解算软件中，对原始基站数据和移动站数据再次进行解算，进而得到最终的高精度POS数据。

Claims (3)

1.一种基于控制点的移动测量系统POS精度改善方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)基于原始采集数据解算出初始POS数据，基于初始POS数据解算出初始点云数据；
P＝Rp(R*Praw+T)+Tp (1.1)
其中：
Praw为激光点在激光扫描仪坐标系中的坐标；
R为激光扫描仪坐标系在载体坐标系中的姿态角所构成的旋转矩阵；
T为激光扫描仪坐标系在载体坐标系中的位置；
Rp为载体坐标系在大地坐标系中的姿态角所构成的旋转矩阵；
Tp为载体坐标系在大地坐标系中的位置；
P为解算出的激光点在大地坐标系中的坐标；
(2)在初始点云数据中获取控制点对应的激光点，并计算控制点与激光点坐标之差；
△P＝Pc-P (1.2)
其中：
△P为控制点与激光点大地坐标之差；
Pc为控制点大地坐标；
P为激光点大地坐标；
(3)对控制点的初始POS位置进行差值改正，获得改正后POS位置；
T′p＝Tp+ΔP (1.3)
其中：
ΔP为步骤(2)中的结果，即控制点与激光点大地坐标之差；
Tp为初始的载体在大地坐标系中的位置；
T′p为改正后的载体坐标，即载体在大地坐标系中的新位置；
(4)利用改正后POS位置数据，对原始采集数据再次解算，得到高精度的POS数据，进而可以得到高精度的点云数据。
2.根据权利要求1所述的基于控制点的移动测量系统POS精度改善方法，其特征在于：步骤(3)中初始POS位置经过叠加控制点与激光点坐标差值，将得到较精确的位置。
3.根据权利要求1所述的基于控制点的移动测量系统POS精度改善方法，其特征在于：步骤(4)中利用改正后的POS位置数据，对原始采集数据再次进行POS解算能够得到更高精度的结果，并利用更高精度的POS数据，重新解算得到更高精度的点云数据。
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