CN105651160B - 一种安装定位装置的三维激光扫描仪球形标靶及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安装定位装置的三维激光扫描仪球形标靶及其使用方法。该发明是将GPS天线以可拆装的方式安装在三维激光扫描仪的球形标靶上方，GPS天线的中心与球形标靶的球心同轴，集三维激光扫描仪球形标靶和GPS于一体，通过测区内基准站上的GPS接收机与标靶上的GPS接收机进行差分测量，获得球形标靶的中心坐标，利用相邻扫描站点所扫描到的公共标靶的中心坐标进行分块点云拼接和坐标系转换，实现了三维激光扫描仪球形标靶的球心坐标直接、快速测量，而且，GPS基准站和球形标靶测站之间不需要通视，大大方便了外业观测，提高了工作效率。

Description

一种安装定位装置的三维激光扫描仪球形标靶及其使用方法

一、技术领域

本发明涉及一种三维激光扫描仪点云数据配准所使用的球形标靶及其使用方法，特别是一种安装定位装置的三维激光扫描仪球形标靶及其使用方法。

二、技术背景

到目前为止，在各类三维激光扫描仪测量中，广泛应用球形靶标作为点云数据配准的工具，通过获取球形靶标的球心坐标，实现激光扫描点云数据的转换和不同测站激光扫描仪测量坐标系的统一。球形靶标的球心坐标通常采用全站仪测量和将分站点云导入扫描仪配套的软件中，采用人机交互的方式，由软件自动提取球形靶标的球心坐标的方法，但在实际操作过程中，以上的各种方法均存在着其缺点：

①采用全站仪测量球形靶标的球心坐标时，只能利用全站仪瞄准球形靶标的边缘所获取的测量数据，结合球形靶标的半径，构建数据模型来推算出球形靶标的球心坐标，影响球形靶标的球心坐标的测量精度；同时全站仪测站与三维激光扫描仪的球形靶标之间必须通视，不方便于外业观测。

②通过利用三维激光扫描仪对球形靶标进行精确扫描，由处理软件自动提取标靶中心点坐标时，由于受到扫描距离、扫描角度的影响，球形标靶的识别的精度也会受到影响。

因此，在使用传统方法获取三维激光扫描仪球形靶标的球心坐标并进行点云数据配准时不可避免地带来了很多麻烦与误差。

三、发明内容

为了克服现有设备和方法在获取三维激光扫描仪球形靶标的球心坐标中不可避免地带来的很多麻烦，提高工作效率，本发明的目的是提供一种安装定位装置的三维激光扫描仪球形标靶及其使用方法，它克服了现有方法存在的上述缺点。

本发明的目的是这样实现的：

集三维激光扫描仪球形标靶和GPS于一体，GPS天线以可拆装的方式安装在球形标靶上方，其中，GPS天线的中心与球形标靶的球心同轴。

三维激光扫描仪标靶使用方法如下：首先，在测区选择一个控制点作为基准站，安置GPS接收机；其次，在测区内布设安装定位装置的三维激光扫描仪球形标靶，标靶上的GPS接收机通过与基准点上的GPS接收机进行差分测量，获取GPS天线的中心点坐标(×，Y，H)，则球形标靶的中心坐标为(X，Y，H-d-R)，d为GPS天线距离球形标靶上缘的铅垂距离，R为球形标靶的半径；然后，拆下标靶上安装的GPS天线，利用三维激光扫描仪采用多测站、多视角扫描方式，对测区内扫描目标不同部位分别扫描，获得扫描目标各个部位的分块点云数据；最后，利用相邻扫描站点所扫描到的公共标靶的中心坐标建立转换矩阵进行分块点云拼接和坐标系转换。

本项发明具有以下优点：

①将三维激光扫描仪球形标靶和GPS于一体，直接、快速测量三维激光扫描仪球形标靶的球心坐标，快捷、方便，减少了工作量，提高了量测精度；

②GPS基准站和球形标靶测站之间不需要通视，大大方便了外业观测，提高了工作效率。

四、具体实施方式

三维激光扫描仪标靶及其使用方法与现有方法不同，作了很大改进，具体是：

GPS天线以可拆装的方式安装在三维激光扫描仪球形标靶上方，其中，GPS天线的中心与球形标靶的球心同轴。

首先，在测区选择一个控制点作为基准站，安置GPS接收机；其次，在测区内布设安装定位装置的三维激光扫描仪球形标靶，每一扫描站的标靶个数不少于4个，标靶上的GPS接收机通过与基准点上的GPS接收机进行差分测量，获取GPS天线的中心点坐标(X，Y，H)，则球形标靶的中心坐标为(X，Y，H-d-R)，d为GPS天线距离球形标靶上缘的铅垂距离，R为球形标靶的半径；然后，拆下标靶上安装的GPS天线，利用三维激光扫描仪采用多测站、多视角扫描方式，对测区内扫描目标不同部位分别扫描，获得扫描目标各个部位的分块点云数据，其中相邻两扫描站的公共标靶个数不少于3个；最后，将各测站的扫描点云数据导入计算机软件中，由计算机软件自动检测所扫描的球形标靶，输入测得的标靶中心点坐标，更新所扫描的的球形标靶中心点坐标数据，利用相邻扫描站点所扫描到的公共标靶的中心坐标建立转换矩阵进行分块点云拼接和坐标系转换。

Claims (1)

1.一种安装定位装置的三维激光扫描仪球形标靶的使用方法，安装定位装置的三维激光扫描仪球形标靶集三维激光扫描仪球形标靶和GPS于一体，GPS天线以可拆装的方式安装在球形标靶上方，其中，GPS天线的中心与球形标靶的球心同轴，其特征是：首先，在测区选择一个控制点作为基准站，安置GPS接收机；其次，在测区内布设安装定位装置的三维激光扫描仪球形标靶，标靶上的GPS接收机通过与基准点上的GPS接收机进行差分测量，获取GPS天线的中心点坐标(X，Y，H)，则球形标靶的中心坐标为(X，Y，H-d-R)，d为GPS天线距离球形标靶上缘的铅垂距离，R为球形标靶的半径；然后，拆下标靶上安装的GPS天线，利用三维激光扫描仪采用多测站、多视角扫描方式，对测区内扫描目标不同部位分别扫描，获得扫描目标各个部位的分块点云数据；最后，利用相邻扫描站点所扫描到的公共标靶的中心坐标建立转换矩阵进行分块点云拼接和坐标系转换。