三维激光HDS3000扫描仪点位精度分析与研究

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浅谈三维激光扫描仪的精度

浅谈三维激光扫描仪的精度从刚开始接触三维激光扫描仪开始，听的最多的就是关于三维激光扫描仪的精度问题，包括夸张，包括贬低，包括困惑。

三维激光扫描仪作为⼀个三维空间量测设备，最⼤的特点是快速海量空间点采集。

⼀个是数据采集快，现在主流的脉冲和相位式扫描仪速度从每秒⼏万点，到每秒上百万点；另外⼀个是空间三维的完整量测，因为测量的点间距可以很⼩（从⼏⼗毫⽶到⼀个毫⽶以下），⼏乎创建了基于扫描仪站位的完整的空间视图（往往脚架以下的部位不在视场范围内，从⽽扫描不到），也就是测量现场考虑到或没考虑到的对象都完整记录下来。

三维激光扫描仪的测量原理当然是激光测距，有脉冲和相位两种形式之分。

但核⼼部件--激光传感器的⼯作⽅式与全站仪的激光传感器有些差异，因此测距精度最⾼也就在1-2毫⽶，随着与被测对象距离加⼤，精度还要差，可能到5毫⽶以上甚⾄20-30毫⽶。

当然有的时候精度也与被测对象的表⾯材质有关系，例如颜⾊，光洁度等。

⼈们平时经常争议说某某三维激光扫描项⽬精度出了⽐较⼤的问题，数据经过验证后相差⼀个拳头⼤⼩，甚⾄多出来⼀个胳膊的长度。

根据我的⼀些详细分析和检查，发现此类问题不是三维激光扫描仪造成的，造成这类问题的主要原因有两个：1，现场扫描操作过程的问题。

例如使⽤的标靶被移动了，扫描过程中扫描仪被碰了，甚⾄某些认为静⽌的被测对象在扫描期间出现了移动（⼤风吹动，⼈为挪动等）。

这样导致了扫描的最原始数据有问题，导致数据不准确。

2，数据拼接处理的问题。

实际上这类问题⽐较常见，主要是数据拼接处理⼈员的责任⼼不够或经验缺乏导致的。

数据拼接处理的⽅法很多，在这⾥就不详细⼀⼀介绍了，以后有时间可以与⼤家⼀起再深⼊探讨。

这⾥只想举例说⼏种情况：1）过分依赖标靶，⽽标靶在作业过程中发⽣了移动，或者标靶布设不合理（短基线控制⼤场景，在⾼度变化⽐较⼤的空间标靶简单布设在⼀个平⾯等）；2）⼈为错误，选错标靶或选错特征，包括在使⽤点云特征拼接时，选择了数据质量不好的位置进⾏等；3）没有采⽤过约束或闭合，导致误差没有分散，⽽被累计。

三维激光扫描仪系统精度评定与误差修正试验研究

表 2 测距误差方差及贡献率分析 Table 2 Analysis of variance and contribution rate of ranging error
因素偏差平方和自由度均方 F 值显著性
临界值贡献率（/ %）
A B C 误差总和
1.389 4.029 0.329 0.102 5.849
第 58 卷第 3 期 (总第 398 期) , 2021 年 6 月出版 169
Vol.58, No.3 (Total No.398), Jun.2021
现代隧道技术
MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY
三维激光扫描仪系统精度评定与误差修正试验研究
基坑变形以及建筑物沉降等工程变形监测领域，并且与传统监测手段相比，快速获取沉降面点云数据的扫描技术突破了传统的单点测量方法，为工程中的变形监测，尤其是为监测效率、精度要求高、周边环境条件复杂的城市地铁隧道沉降监测提供一种新的测量方案。
Vol.58, No.3 (Total No.398), Jun.2021
三维激光扫描仪系统精度评定与误差修正试验研究
现代隧道技术
MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY
3.2 试验分析
（1）测量误差方差及贡献率分析方差及贡献率分析可确定出单个因素的影响大小及顺序，确定了主要影响因素后，针对某个明确目标，在实测时就可重点调整和控制[19]；本试验测距及高程误差方差及各因素水平贡献率结果见表 2、表 3。从表 2 和表 3 中分析表明：因素 B（水平测距）、因素 A（模拟车载）对测距误差和高程误差的影响程度均为高度显著，因素 C（测量环境）对测距误差的影响程度为不显著，对高程误差的影响高度显著，可见各因素水平对扫描仪误差均有一定程度的影响；从贡献率方面来看，因素 B 对误差的贡献率最大，其次为因素 A，因素 C 最低，即影响误差因素的顺序均为水平测距＞模拟车载＞测量环境，并且因素 A 与

HDS3000--3D激光扫描仪讲解

HDS3000--3D激光扫描仪The Leica HDS3000, the first "surveyor-friendly" 3D laser scanner, is the flagship of Leica's HDS product family, makinghigh- definition field data capture more efficient and easier for a wider range of surveying and engineering projects.There aremany characteristics of the HDS3000 that set it apart from other instruments in its class, including:Maximum 360° x 270°field-of -view Unique dual-window design Fully selectable field-of-view and scan density Bore-sighted digital camera for automatically calibrated photo overlays <6 mm spot size @ 50 m 6 mm positional accuracy @ 50 m Height-of-instru ment(H.I.) measurement Setup over survey point Flexible "hot-swap" power supply system QuickScan? buttonWith the Leica HDS 3000, high-definition surveying has never been easier and friendlier for surveyors and measurement professionals. For example, it supports standard surveying procedures, such as instrument setup over a known or assumed survey point, height-of-instrument measurement, and instrument orientation. These same features are also valuable for automated geo-referencing of captured data to local coordinate systems. The new QuickScan mode allows users to quickly and easily define the extents of the scanning scene by simply pushing a button on the scanner. Efficient battery swapping and improved weight/portability allows for even more flexible and friendlier field operations.Just as significant as its ease-of-use, the HDS3000 takes the industry-leading accuracy (6mm at 50m)and versatility of its popular predecessor, the Cyrax? 2500, to the next level of productivity. It combines SmartScan Technology?with amaximum360° horizontal field-of-view and an equally impressiv maximum 270° vertical FOV. In a nutshell, the Leica HDS3000 is a versatile, multi-purpose scanner that combines high efficiency with high accuracy for a broad range of civil engineering,plant and building projects.。

三维激光扫描仪及其测量误差影响因素分析

三维激光扫描仪及其测量误差影响因素分析摘要：最近几年三维激光扫描仪在我国的测绘领域的应用十分广泛，使测绘方面做到了从点到面测量的突破，使测绘的效率显著提高，并且测量出来的数据较为准确，且不受时间、空间的约束。

三维激光扫描是通过对测绘地点或事物扫描构成密集的点，然后激光扫描仪对不同位置光的反射率进行测绘对象的三维建模，在三维扫描仪的测绘中，影响测量数据的因素有很多，通常将造成误差的原因分为两大类：系统误差和偶然误差，所造成的误差又分为仪器误差、环境误差、软件算法误差、操作误差等。

本文从三维激光扫描仪的工作原理、造成误差的原因和减小测量误差三个方面进行了论述。

关键词：三维激光扫描仪；测量误差；影响因素前言：三维激光扫描仪可以对被测量的物体进行快速的激光扫描，而且得到的三维坐标点的数据是非常准确的，然后仪器将数据通过相关的算法的计算，过滤掉无关的干扰数据，最后将处理后的三维坐标点的数据信息进行实景还原，是现如今应用效果较好的测绘技术，它打破了传统的单点测量，给各种测绘工程带来了极大的便利。

1.三维激光扫描仪的工作原理三维激光扫描仪在近几年的各种测量中运用较为广泛。

三维激光扫描仪的核心技术包括激光反射镜、激光自适应焦距控制单元、CDD技术、光机电自动传感装置以及激光发射器。

三维激光扫描仪是利用激光测距的原理，通过记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，可快速复制建模出被测目标的三维模型的线、面、体等各种图形数据。

1.影响三维激光扫描仪测量精度的因素在实际测绘操作中，影响三维激光扫描的因素有很多，要想减少或避免测量误差的影响，就必须先了解造成误差的原因，以下是对几种测量误差的分析，2.1仪器误差三维激光扫描仪本身性能的缺陷是影响测量精度的因素之一。

在实际操作测绘中，仪器误差的出现可以分为两个方面：第一是测量距离方面，这方面的误差在测量数据中的表现形式是有显著的周期性的，造成这种误差的原因有两种：一种是因为仪器性能不全面，或者存在一定的缺陷；另一种原因是操作者在操作时的不合理，造成的误差。

三维激光扫描仪点位精度检测研究

角度分辨率０．００２５。
三维激光扫描仪的原始观测数据一般包括激光光束的水平角、垂直角、距离值、反射强度，如配备有数码
收稿日期：２Ｏ１３ —Ｏ５ —２９
温度范围
０ ℃一４０￣Ｃ（使用）；一ＩＯ￣Ｃ～５０％（存放）
２０１３年１２月
城
市
勘
测
பைடு நூலகம்
Ｄｅｅ．２０１３
第６期
文章编号：１６７２ — ８２６２（２０１３）０６ — ７９一ｏ３
ＵｒｂａｎＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ＆Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ
的三维坐标数据都是直接采集的目标真实位置数据，
进而使得供后处理的数据真实可靠。三维激光扫描技
术正因为其获取速度快、精度高、实时性强、全数字化
等特点，并且能够制作形式多样的数字产品等突出优势¨ 。激光扫描测量仪器的精度也影响三维点云模型的建立和应用，因此地面三维激光扫描仪的检校与精
相机，通过后期处理可匹配色彩信息。通过数据处理
后的数据由大量离散的点组成，称为点云，包含信息
有：点位坐标、反射强度和颜色信息（或灰度信息）。通过对点云数据编辑构建三维模型，以实现数据展示
和应用。在数据采集和处理过程中主要的误差源有：点位误差（系统误差和偶然误差）和建模误差。本文通过对点云精度和模型精度的分析，分析总结通过三维激光扫描仪所获得的成果的精度情况。

三维激光扫描仪建模精度分析

所示。
表１控制点坐标点名
ＫＯ５
Ｋ０４
（单位：ｍ）ｌ，Ｈ
９９．８３２
９９．９８２
９１．１２６
１００
８８．２５４
ｌ００
ＪＭ０３
Ｋ０３
９１－２７
１３０．８１７
【单位：ｒｌ１）ｌ，
８５．１０５１４４．１４ｌ
表２标靶中心坐标序号
ｌ
Ｚ
ｌ０２．０９８
２
３４
７８．０５
１ｏ０
９９．８３７
１ｏｏ．ｏ００
图Ｍ０５
９１．１８７
９１．０３９
９１．３３８
６７．６６８
５０．２４７
６２．８１５
１４３．３２８
７８．２９１
８７．５０６
９９．８３０
９９．８２９
下考虑：（１）走廊内受外界天气因素影响小，所布设的
作者简介：徐立伟（１９９０－．），男，河南商丘，硕士研究生；研究方向：精密工程测量。
其中控制网平面部分采用独立坐标系，假设Ｋ０３（１３０．８１７，１００），Ｋ０４（１００，１００）两点为已知点，并赋予坐标值，考虑到检校场实际地形情况，水准测量无法进行，故控制点高程采用精密三角高程方法得到，假设Ｋ０３点高程为１００。经控制网平差后，结果如表１

三维激光扫描仪在地铁竣工测量中应用及精度研究

三维激光扫描仪在地铁竣工测量中应用及精度研究摘要：地铁完成土建施工后，验收测量团队须对区间、车站等进行准确的竣工验收。

随着地铁施工难度的提升，传统测量方式已经无法满足竣工测量的要求，且工程量较大，处理过程较为复杂，工作效率低。

因此，验收团队必须加大对竣工测量的重视程度，合理引入三维激光扫描仪等多种先进设备，构建地铁车站三维模型，科学处理地铁车站的空间，提升测量数据的精度与准确性，保障测量数据可满足地铁施工的要求。

因此，本文结合广佛线二期，重点研究地铁竣工测量中应用三维激光扫描仪的方式。

关键词：三维激光扫描仪；地铁；测量方式；精度地铁完成土建工程施工后，须进行严密的竣工测量，其主要任务在于测量已竣工的地下构筑物，收集好相关测量数据，将其与设计数据比较，整理成相应的测量成果，为相关部门提供综合分析的数据参考[1]。

同时，竣工测量的范围包括车站空间尺寸、隧道区域二衬断面。

就传统测量方式而言，通常应用的测量设备有测距仪、全站仪等[2]，能够独立采集不同车站点的三维坐标，施工人员通过软件绘制空间、断面的尺寸图，与设计数据比对后，分析地铁土建施工工程的质量，检查其是否达到设计要求，但此种测量方式的工作量较大。

1．三维激光扫描仪数据收集方式三维激光扫描仪是现代化科学技术飞速发展的产物，属于新型测量设备，是对单点测量技术的发展与改造，直接简化了外业测量的程序，该设备以非接触式激光测量技术为基础，主要形式为点云，通过收集、保存空间物体表面已有的三维几何信息、纹理数据。

同时，三维激光扫描仪分为四个系统，一是扫描系统，二是测距系统，三是仪器内部校正等系统、集成CCD数字摄影，其运行原理为：设备对物体发射出激光，收集激光发射时间与返回时间，计算出物体与扫描仪之间的几何距离，结合垂直、水平两个方向，计算出角距值与点位准确三维坐标，借由储存设备记录完整数据，经过专业处理后建模，创建物体空间三维模型。

本文研究选择广佛线二期世纪莲车站与世纪莲到东平新城区间竣工测量工程为例，引入三维激光扫描仪，观察设备的应用方式。

三维激光扫描仪课件讲解三维激光扫描仪原理三维激光扫描仪案例分析

三维激光扫描仪应用于变形监测
• 优势： • １、高效率 • ２、数据精细 • ３、与近景摄影测量相比 • ４、方便建立模型 • 缺点： • １、目前价格高
监测对象例子
• 多发滑坡崩塌事故的某露天矿的高陡边坡需要变形监测。
• 采用三维激光扫描仪监测变形，需要解决的难题是：如何布设测站和控制标靶和目标球；如何统一各次扫描的坐标系统；如何提取变形信息；变形监测误差的估算；如何显示变形数据等。
Cyrax扫描仪的控制和操作
• 根据扫描图派生2D线画图观察扫描仪所在位置多幅扫描图的整体拼接采用平面或球面建模自动实施整体纠正对扫描点自动实施干扰检查并进行可视化的目标设计根据格网点生成等高线按照影像数据文件格式存储瞬时图根据点云生成剖面图、平面图和断面图
பைடு நூலகம்
Cyrax扫描仪的控制和操作
特性和功能1
• 通过选取线性矩形框来确定目标范围任意选取水平方向和垂直方向的扫描密度完全的“飞行旋转”，缩放和摇动，扫描影像的任意旋转，哪怕在扫描的过程中也能做到。给对象增加颜色和材料属性影像存储/恢复查看扫描仪的位置智能化的3D模型输出视频图象和扫描数据图象同时显示 3D标注可视化客户许可证扫描图象和影像的自动连接多级undo/redo操作功能扫描图自动排序诊断信息计算机辅助获取目标
Cyrax扫描仪的控制和操作
• 建模、可视化、查询和浏览工具对云点图、感光图、VDB、网点图、渲染图及3D模型可以实行“飞行旋转”、摇晃和缩放以及自由旋转。建立交互式的可视窗口
Cyrax扫描仪的控制和操作
• 测量和标注点云和模型的相关数据：斜距平距高差体积表面积坐标参考系统由激光返回信号的强度生成彩色影像在对象上添加颜色和材料采用最合适的施工方式动态展现施工各个阶段3D模型用户可设置质量检查方式自动生成平面和柱面的切面平面、柱面和球面的区域扩展由3D模型派生2D图

三维激光扫描数据精度分析模型研究及应用

三维激光扫描数据精度分析模型研究及应用作者：冯上朝来源：《价值工程》2018年第21期摘要：通过实验数据对三维激光扫描仪测距和测角的精度进行分析，得出此次实验采用的Leica Scanstation C10扫描仪在测量角度和距离时均存在系统误差，并分析说明了实验待测物体均在50米范围以内，实验采集的数据对于三维建模精度完全可靠可用。

Abstract： The experimental data are used to analyze the accuracy of the 3D laser scanner Distance measurement and Angle measurement. The Leica Scanstation C10 scanner used in this experiment has a systematic error in measuring of the angle and distance. Objects are within 50 meters range， the experimental data collected for 3D modeling accuracy is completely reliable.关键词：三维激光；误差来源；精度分析Key words： 3D laser；error source；precision analysis中图分类号：P24 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）21-0177-020 引言传统测量主要采用全站仪、GPS、摄影测量等方法进行单点式和影像式数据采集，单点式数据获取方式对技术人员选取特征点有较高的要求且监测面比较小，不能全面表达目标物体的整体形态信息。

影像式数据获取方式虽然采集区域较大，但采集数据精度受像控点、立体解析等环节原始精度限制，解算精度不高。

目前，随着测量、机械、电子等学科的高速发展，使得三维激光扫描仪从研制到生产等环节都有了巨大的发展，其集光、机、电等各种技术于一身，它是从传统测绘计量技术并经过精密的传感工艺整合及多种现代高科技手段集成而发展起来的，是对多种传统测绘技术的概括及一体化，具有效率高、精度高、非接触测量、信息获取大、环境适应强等优势得到蓬勃发展，在基础测绘、工程测量、变形测量、数字城市、铁路、公路、考古研究等领域得到广泛应用。

地面三维激光扫描仪的检校与精度评估

[ 7]
激光扫描仪的测距精度检测中 , 基线比较法和六段解析法仍是两种非常经典的方法。基线比较法, 其模型是对加常数和乘常数两个参数同时进行解算。而六段解析法消除乘常数相关影响, 加常数 [ 7, 8] 的检测精度较高, 但只能检测加常数。本文中全站仪依据六段解析模型得到高精度基线距离值 , 对激光扫描仪则采用基线比较法得到加常数和乘常数。测角精度检校方面, 本文则借鉴了全站仪的轴系误差校正方法 , 布设一定的控制点进行检校。大气影响方面 , 仍然认为温度湿度为主要的影响因素。 1 1 六段解析模型六段解析法是 1971 年由 H R Schwendener 提出来的 , 又称为六段全组合法 , 此种方法不需要标准基线, 仅通过对全组合方式获得的观测数据进行
图 1 六段解析法中全组合式观测
得到观测方程 D ^ i = Di + C + Vi , 其中: D ^i为平差值、 D i 为观测值、C 为加常数、Vi 为改正数。观测值所含有的乘常数 , 相对于加常数独立的隐藏在观测值 D i 里, 对加常数的解算不产生任何相关性影响。取 N 条 0 号点至其它点的边为待求边。从而组成误差方程: Vi = - C + ( D ^ 0k - D ^ 0j ) + l i ( 1) 式中 : i = 1~ N ( N + 1) 2, 待估参数为 C , [ 9] D ^ 01 , D ^ 02 , , D ^ 0N 。组成法方程如 ( 2) 式所示 :
表1
经加常数改正距离 ( m) 4 78717 9 8995 20 0063 30 0057 40 0092 50 0088
图3
测距精度检校场

三维扫描仪精度测试方法

三维扫描仪精度测试方法一.测试原理使用被评价的三维扫描仪对标准样件(见附录A)进行三维扫描获得三维扫描数据；对三维扫描数据和真值进行偏差分析，从几何尺寸偏差和3D偏差两个层面评价三维扫描仪的扫描精度。

二.测试特性1、几何尺寸偏差分析用三坐标测量机对标准样件进行测量得到真值;用三维扫描仪扫描标准样件得到三维扫描数据；对三维扫描数据的几何尺寸进行测量，并计算测量值与真值的偏差，即为几何尺寸偏差。

2、3D偏差分析经三坐标测量机对标准样件加工精度进行确认后，以标准样件的三维设计数据作为3D偏差分析的真值，并与标准样件的三维扫描数据进行3D偏差分析，得到平均距离、均方根误差。

三.测试数学模型平均值衡量正确度，见式(1);标准差衡量精密度，见式(2)；均方根误差衡量形态精度，见式(3)。

注1：正确度对应多次测量结果中，几何尺寸偏差的平均值以及3D偏差分析中平均距离的平均值。

注2：精密度对应多次测量结果中，几何尺寸偏差的标准差以及3D 偏差分析中平均距离的标准差。

注3：形态精度对应多次测量结果中,3D 偏差分析中均方根误差平均值。

(1) 平均值衡量正确度公式：%=y n X 、(2) 标准差衡量精密度公式:(3) 均方根误差衡量形态精度公式:/ Vn (xj —Xi_ac t u ai)2 勺乙i=o- 式中:Xj ------- 测量值，单位为毫米(mm);^i-actual ----------------------- 真实值，单位为毫米(mm);n ----- 测量次数，不少于10次；% ——平均值，单位为毫米(価); RMSe =S ——标准差，单位为毫米(nun);RMSe ——均方根误差，单位为毫米(mm)。

四.测试步骤1、制备特定的标准样件，见附录A。

2、使用三坐标测量机对标准样件进行测量得到其几何尺寸真值，并对加工精度进行确认。

3、用待评价的三维扫描仪直接扫描标准样件得到三维扫描数据。

4、将三维扫描数据进行几何尺寸测量，并与真值对比，得到几何尺寸偏差。

地面三维激光扫描点云精度影响因素分析

地面三维激光扫描点云精度影响因素分析摘要：三维激光扫描仪在实践中获得的点云精度受到若干因素的影响。

为了有效控制影响，提高了工作质量，分析了扫描距离、倾斜角度、材料、颜色和环境因素。

结果表明，不同因素对点云精度的影响不同，且具有一定的规律性。

取样距离越大，实际值与取样值之间的差异越大，点云的数目越少。

如果倾斜角度为90°，则实际值与扫描值的差值最小，点云数最大。

当材料粗糙度增加时，点云的反射率逐渐降低，点云的数量逐渐增加。

此外，温度、湿度、能见度对扫描精度影响不大，在一定条件下可以忽略。

关键词：地面三维激光扫描；影响因素；点云精度；前言三维激光扫描仪又称为克隆技术，是GPS后的另一项技术创新。

它具有非接触测量，可以直接访问有关体表面的三维信息，距离范围广，采样精度高。

这使三维激光扫描仪能够用于工程测量、建筑和文化保护、数字城市、逆向工程等领域。

在扫描过程中，三维激光扫描仪的精度和等效性、影响点云精度的因素以及影响项目的因素都是检查时必须考虑的问题。

本文主要分析了影响点云数据精度的因素，并阐述了如何对其进行控制。

一、地面三维激光扫描系统构成及工作原理1.地面三维激光扫描系统构成三维激光扫描系统分为硬件和软件。

硬件系统由扫描仪平台和其他附件组成。

扫描仪平台包括激光测距仪、扫描仪棱镜、CCD相机、内部GPS天线、内部2轴倾斜平衡和激光互垂、数据接收等。

附件主要由电源、网线、计算机控制系统、三足机架等组成。

2.地面三维激光扫描技术的工作原理三维激光扫描仪与传统的测量仪器有很大不同，具有许多优点。

实际测量涉及的人不多，可以捕捉多个目标点，以便在短时间内获得大量信息，提高整体测量速度。

三维激光扫描仪主要通过脉冲和相位两种方式进行工作，其工作方式类似于全站扫描仪。

它主要利用激光束的感知来确定被测物体的方向和形状。

在具体工作中，反射棱镜通过从不同角度旋转到目标对象反射激光束，接收相应的目标信号，并根据扫描时间和光速之间的差异计算实测坡度距离。

三维激光扫描仪测量误差来源及精度分析

三维激光扫描仪测量误差来源及精度分析2019-08-11[摘要] 本⽂⾸先介绍了三维激光扫描测量原理，进⽽分析了测量的误差来源，仪器误差，与⽬标物体反射⾯有关的误差和外界条件影响，最后对扫描精度做了分析。

[关键词] 三维激光扫描测量误差精度[Abstract] This article first introduces the measurement principle of the 3D laser scanning. After considered the effects in the ways of instrument，reflector and scanning environment，making a accuracy analysis of it.[Key words] 3D laser scanner surveying error accuracy0.引⾔三维激光扫描技术是继GPS空间定位技术后的⼜⼀项测绘技术⾰新，将使测绘数据的获取⽅法、服务能⼒与⽔平、数据处理⽅法等进⼊新的发展阶段[1]。

传统的⼤地测量⽅法，如三⾓测量⽅法，GPS测量都是基于点的测量，⽽三维激光扫描是基于⾯的数据采集⽅式。

三维激光扫描获得的原始数据为点云数据。

点云数据是⼀切后续⼯作的基础，在数据采集过程中不可避免地会带有误差，为了提⾼点云数据质量，需要对误差来源进⾏详细的分析。

1997年wallace等⼈研究了三⾓激光扫描仪的深度图像测量原理，并通过实验验证了扫描物体的移动能导致深度图像测量的系统性误差[2]。

2000年吴剑锋等⼈详细分析了激光三⾓法测距的误差[3]。

1.地⾯型三维激光扫描系统⼯作原理对地⾯三维激光扫描仪来说，采⽤的是仪器坐标系统，即所采集到的物体表⾯点的空间信息是以其⾃⾝的坐标系统为准的。

系统以激光束发射处为坐标原点；Z轴位于仪器的竖向扫描⾯内，向上为正；X轴位于仪器的横向扫描⾯内；Y轴位于仪器的横向扫描⾯内且与X轴垂直，如图1-1，由此可得点坐标的计算公式：2.点云数据的误差来源及分析三维激光测量误差可分为：仪器误差、与⽬标物体反射⾯有关的误差和外界环境条件影响这三类。

三维激光扫描仪单点精度的检验与分析

析。本文实验以距离为１０ｍ的单点测量为例，研究三维激光扫描仪的测量单点精度。２．２试验场地
本次试验在某大学试验场中进行，试验场内光线良好，室温约为２５℃ 。试验场地各条件稳定，试验时无人员走动。
设全站仪，对中整平，对平板上的１２个靶标点以及墙
面上的６个基准点进行观测，盘左盘右各观测一次，在手簿上记录下１８个点的靶心坐标。
（６）核对地面三维激光扫描仪和全站仪的测量
结果。
三维激光扫描仪单点精度的检验与分析：韩三琪
９
文章编号：１６７２— ７４７９（２０１３）０６— ０００９—０３
三维激光扫描仪单点精度的检验与分析
韩三琪
（宁波市轨道交通集团有限公司，浙江宁波３１５０００）
地面三维激光扫描仪的精度进行评定。
关键词三维激光扫描仪
中图分类号：Ｐ２２５．２
单点精度
检验试验
文献标识码：Ａ
１概述
地面三维激光扫描技术是三维数据获取与场景建
量精度做进一步研究实验。此外，一些涉及到单点精度的研究更多是利用扫描仪易识别的反光片进行试验，与实际应用中的一般扫描对象存在较大差别，从而导致试验的数据与实际不符Ｊ。利用与实际应用中反光强度相当的纸片代替反光片进行扫描试验，将扫描仪的单点定位坐标数据和

三维激光扫描仪建模及精度分析

三维激光扫描仪建模及精度分析介绍了三维激光扫描技术原理以及工作流程，分析其精度以及扫描测量精度的影响因素，理论结合实例应用总结提出地面三维激光扫描测量精度控制方法。

标签：表面模型激光扫描精度1引言三维激光扫描仪三维测量和实体建模是基于大量实体表面坐标点数据，即所谓的“点云”数据。

获取空间实体表面模型时必然要从不同的角度去扫描，然后拼接为整体模型，成果是依据拼接后的点云数据制作而成，过程繁多。

最终三维测量精度和建模的真实程度就受到了很多因素的影响，例如：扫描仪自身精度、扫描控制网精度、标靶分布和获取的精度、扫描仪采样间隔和主距、多站扫描数据拼接、基于点云数据的量测、线画图和三维模型制作等等。

本文旨在分析地面三维激光扫描精度影响因素，探究精度控制技术。

2地面三维激光扫描技术地面三维激光扫描技术是Lidar（Light Detection And Ranging ）技术的静态地面应用，由于其显著的高精度、高速度三维数据采集特征，被誉为HDS（High Definition Surveying）技术。

目前市场上该类产品种类很多，真正适合于测绘行业，能够较大范围、高精度获取数据的不多；本文以Leica SanStation 2仪器的应用为例分析探究精度控制方法，其技术特点如下：（1）高速、高精度，50000点/s，最大分辨率为1mm采样间隔，有效范围内点位精度可以达到6mm，距离精度4mm；标靶特征点精度可以达到2mm。

（2）全方位扫描，360°×270°，测量有效距离300m（90%反射率的物体）。

（3）全站式扫描工作站，集成了全站仪功能；扫描仪控制、数据采集、数据传输、数据处理一体化。

（4）融入了定时自检测、双轴补偿，减少误差源。

3 Leica SanStation 2测量和三维建模工作流程三维激光扫描仪通过外业扫面可以直接获取地理空间物体的三维表面坐标数据和信号强弱数据，扫描最终成果主要有三部分：一是真彩色點云数据；二是线画图，包括平面、立面、剖面图以及其他测量图件；三是区别于传统虚拟技术的真实三维模型。

地面激光扫描仪测距加、乘常数检定研究

地面激光扫描系统HDS3000
二、测距加、乘常数检定方案
（一）六段比较法
在同一条基线上设七个点，分别命名为1，2，„ ，7。如图2所示。按全组合法分别用全站仪和扫描仪测量21段距离，将全站仪测得的距离值作为基准值，可列出如下方程：
Di Di vi k m Di
（1）
利用两种方案求出的加、乘常数对距离进行改正。结果见表6及表7。
从以上两表可以看出，未进行测距加、乘常改正前，扫描距离与实测距离相差在毫米级，而经过改正后，距离差减小，基本在亚毫米级。由此可见，经过加、乘常数改正，测距精度有了明显提高。
四、结语
借鉴全站仪与激光跟踪仪的检校方法，对地面激光扫描仪HDS3000的加、乘常数进行检测。通过验证，说明此两种方法可以应用于地面激光扫描仪的测距检定中。用检测出的加、乘常数对扫描数据进行改正，可以提高扫描数据的精度。项目支持：（1）国防科工委国防科技工业“十一五”技术基础科研项目“激光扫描法大曲面体和容量计量新技术研究”（编号：60311303）（2）江西省教育厅科技项目（赣教技字[2007]237号
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用扫描数据建立的飞机楼三维模型
一、地面激光扫描系统HDS3000简介
HDS3000由徕卡公司生产，主要由激光测距单元、角度偏转单元、控制系统和附件构成，其外形如图1所示。HDS3000为全景式扫描仪，水平扫描范围为360度，垂直扫描范围270度，仪器采用基于飞行时间的脉冲式（pulsed time-offlight）激光测距，在反射率为90%时，最大测程可达300。
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