三维激光扫描仪的测量精度控制定量分析
三维激光扫描仪APM定位法精度分析
三维激光扫描仪APM定位法精度分析摘要：APM定位法——快速自动进行扫描仪测站数据的获取和直接将相对坐标系下点云三维坐标转换成用户坐标系点云三维坐标,通过和全站仪测量数据对比分析,得出在一定条件下点云绝对定位法获得的隧道扫描成果可以满足相关规范要求的结论。
关键词：APM定位法、扫描仪、隧道扫描0 引言现代化的检测方法和严格的质量要求对施工技术方面提出了更高的要求，在目前已知隧道控制领域三维激光扫描技术是最能够最快速、最便捷、最准确地的一种技术。
三维激光扫描技术是一种新的高效隧道测量技术手段。
它是利用激光测距的原理，通过分析发射和接收激光信号的强度及相位差，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，快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据,。
三维激光扫描技术最常用、最准确的一种方法是APM定位法，APM 定位法是Amberg 公司专利技术，该技术替代扫描仪原厂的多站靶球拼接法用于多站数据拼接和用户坐标系坐标传递，优点是该方法定位后的每站点云的绝对定位精度比多站拼接均匀，不存多站点云拼接后再坐标传递时，距离控制点较远的测站点云绝对位置精度偏弱情况。
本文以新建玉溪至磨憨铁路站前工程YMZQ-3标为依托，通过误差分析及数据对比，分析APM定位法精度。
1 APM定位法APM定位法是指三维激光扫描仪快速自动进行扫描仪测站数据的获取，通过两个棱镜和一个靶球与三维激光扫描仪相对关系直接将相对坐标系下点云三维坐标转换为用户坐标系下点云三维坐标。
1.1 外业操作步骤1）架设全站仪，通过已知控制点完成设站。
2）架设三维激光扫描仪，将棱镜面对准全站仪方向。
3）架设靶球，靶球棱镜面对准全站仪方向。
4）全站仪操作人员测量左右棱镜及靶球的坐标、高程并记录。
5）三维激光扫描仪操作人员点击开始，进行扫描。
1.2 外业注意事项1）靶球距离三维激光扫描仪8～10m最佳。
2）全站仪操作人员测量时，面对三维激光扫描仪的左侧为左棱镜，右侧为右棱镜，按照先左后右再靶球的顺序测量，为三个棱镜编号并记录测量结果。
如何利用三维激光扫描仪进行精密测绘
如何利用三维激光扫描仪进行精密测绘近年来，随着科技的不断进步，三维激光扫描仪的技术也得到了突破性的发展。
这项技术可以快速、精确地获取物体表面的三维数据，并可广泛应用于建筑设计、文物保护、城市规划等领域。
本文将探讨如何利用三维激光扫描仪进行精密测绘。
首先，我们需要了解三维激光扫描仪的原理。
三维激光扫描仪通过向物体表面发射激光束，并记录激光束反射回来所需的时间和强度，来确定物体表面的几何形状和纹理信息。
这种非接触式的测绘方法不仅能够快速获得数据，还能够实现高精度的测量。
在进行实际测绘之前，我们需要进行一系列的准备工作。
首先，要选择一个适当的场地进行测绘，最好是一个开阔平坦的区域，以确保激光扫描仪能够全面地扫描到物体的各个角度。
其次，要确保目标物体表面干净无尘，以免影响激光的反射和测量精度。
最后，需要确认测量时的光照条件，避免阳光强烈时的照射干扰测量结果。
在进行实际测绘时，我们需要确定测量的范围和精度要求。
根据实际需求，我们可以选择不同的扫描设置，例如扫描密度和扫描范围等。
对于需要高精度的测绘项目，可以选择高密度扫描，以获得更加详细的数据。
而对于大范围的测绘项目，可以选择较低的扫描密度，以提高测绘效率。
在进行实际测量时，我们需要将三维激光扫描仪设置在合适的位置并校准仪器。
校准的目的是确保测量的准确性和精度。
校准时，可以利用参考物体进行比对，或者使用标定板进行定位。
校准完成后，我们可以开始进行实际的扫描工作。
在扫描过程中，我们需要将激光扫描仪逐渐移动到目标物体的不同位置，并通过远距离或近距离扫描来获得全面的数据。
扫描的同时，激光扫描仪会自动记录反射的激光数据，并将其转化为三维点云数据。
这些点云数据可以通过特定的软件进行处理和配准，以获得完整的三维模型。
在数据处理阶段，我们可以使用专业的三维建模软件对点云数据进行处理和重建。
首先，我们需要进行数据的配准和对齐，以保证数据的一致性和准确性。
接着，可以进行数据滤波和表面重建，以获得平滑的三维表面模型。
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。
地面三维激光扫描仪的检校与精度评估
地面三维激光扫描仪的检校与精度评估摘要：本文针对地面三维激光仪的各项指标提出系统的检校方法，并据此得到地面三维激光扫描仪器精度评估结果，为后期的工程应用提供精度依据和质量控制。
为此，首先针对激光扫描仪的特点，建立各种误差源的误差模型，围绕常规工程关心的精度指标，完成对仪器整体的检校和精度评定。
关键词：地面三维激光扫描仪；检校；精度评估引言在地面三维激光的应用中，扫描仪的测量精度起着重要的角色，尤其在一些工程建设和变形监测中，为了使点云数据达到最大精度，必须进行扫描仪的检校。
若因使用时的外力碰撞和其他未知因素造成仪器内部构造发生变化，则扫描结果可能含有系统性误差。
1、概述三维激光扫描测量系统，也称为三维激光成图系统，主要由三维激光扫描仪和系统软件组成，其工作目标就是快速、方便、准确地获取近距离静态物体的空间三维模型，以便对模型进行分析和处理。
激光扫描仪所获得的数据是由离散的三维点构成的点云。
点云的每一个像素包含有一个距离值和一个角度值。
三维激光扫描技术获取的点云数据，可以达到毫米级的采样间隔，从而激光扫描技术可以应用于工程测量、古建筑和文物保护、数字城市等领域，并已有许多成功例子。
然而，三维激光扫描仪在使用过程中，对于仪器的精度和指标都有严格的研究。
事实上，三维激光扫描仪的分辨率、回波、时间和大气影响等都是影响点云精度的误差来源。
通常情况，仪器与被测点的距离越近，激光光斑越小，分辨率越高，回波信号越强，相应的测量精度就越高，反之，则测量精度越低。
此外，回波还受目标材质的反射率和边缘效应影响。
而温度的变化也可令某种激光扫描仪测距结果在x，y方向产生偏移。
现有关于地面三维激光扫描技术的研究较多集中在逆向工程中的应用及数据处理，然而地面三维激光扫描技术的精度以及对工程应用的影响是实际工程中需要面对的重要问题，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度评估对于三维激光扫描仪的有效应用是十分必要的。
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
三维激光扫描的技术标准
三维激光扫描的技术标准一、引言三维激光扫描技术是一种非常重要的数字化测量技术，它可以快速、精确地获取目标物体表面的三维形状信息，被广泛应用于工程设计、文物保护、医学影像等领域。
为了确保三维激光扫描技术在各个领域的应用具有一致的标准和质量，本标准对三维激光扫描技术的相关要求进行了规范，以指导从事相关工作的机构和人员，提高三维激光扫描技术的应用水平。
二、术语和定义1. 三维激光扫描（3D Laser Scanning）：利用激光扫描装置快速获取目标物体表面的三维坐标信息的数字化测量技术。
2. 激光扫描装置（Laser Scanning Device）：用于进行三维激光扫描的装置，包括激光器、扫描控制系统和接收器等部分。
3. 点云数据（Point Cloud Data）：由三维激光扫描仪采集到的目标物体表面上成千上万个离散点的坐标信息。
4. STL文件格式：一种常用的表示三维对象表面的标准文件格式，通常用于三维打印和计算机辅助设计（CAD）等领域。
5. 精度（Accuracy）：指三维激光扫描结果与实际测量值之间的偏差，通常以毫米或微米为单位来表示。
6. 分辨率（Resolution）：指三维激光扫描仪单次扫描所能获取的数据点的密度，描述了点云数据的细节程度。
三、技术要求1. 设备选型- 选择合适的激光扫描装置，应考虑目标物体尺寸、表面材质、扫描精度和速度等因素，确保能够满足实际应用需求。
- 激光扫描装置应具备高精度、高分辨率和稳定的性能，同时具备适应不同环境光照条件的能力，以保证扫描效果的准确性和稳定性。
2. 测量流程- 在进行三维激光扫描测量时，应根据实际情况选择合适的扫描参数，包括激光功率、扫描速度、扫描分辨率等，以保证获得满足精度要求的点云数据。
- 在扫描过程中，应确保扫描装置与目标物体的稳定接触，并采取必要的防护措施，防止外界因素对扫描结果的影响。
- 对于复杂结构的目标物体，可以采用多次扫描并进行数据融合的方式，以获得更全面、更准确的三维信息。
基于三维激光扫描仪技术的土方量测量及精度分析
工程技术土方表面数据点采集的速度、精度以及采集点拟合目标表面的精细程度和土方量计算的方法将直接影响土方量计算的效率和精度。
对于土方量的测量，传统方法一般都是用RTK和全站仪选点测量的方法，这种方法误差大、效率低，外业人员的工作量大。
作为一种新型测绘技术，三维激光扫描可对仪器周围环境进行360°×320°全方位扫描，获取周边环境所有的点位信息以及被测物体表面的反射强度和颜色信息，生成三维的彩色点云数据，具有采集速度快、密度大、精度高、非接触和测量范围广等优点[1-3]。
此次试验在长春市内选取土石方测量典型试验场，利用三维激光扫描技术进行土石方的测量及土方量计算试验，并与常规测量方法进行精度和工作效率的对比分析，旨在能够总结和提炼应用三维激光扫描技术快速准确测量计算土方量的方法及相关的操作规程，验证该方法的可靠性和适用性[4-5]。
1 测区概况本项目试验区位于长春市南关区，华新街和谊民路交汇，长春市群众文化艺术馆南侧，此次实验所选土石方为建筑施工过程中堆砌的废土石渣，总占地面积约为25416m2，高差约20m。
现场情况比较复杂，土堆堆砌的均为粘土，且植被覆盖较为严重，用传统方法时人员攀爬土堆费时费力，RTK和全站仪打点效率低下、测算体积精度差，用激光扫描仪很好地解决了这一难题。
2 扫描准备工作2.1 控制测量此试验为了对比分析三维激光与常规方格测量土方的精度，建立一套统一的平面和高程坐标系统。
对试验区周围的环境进行踏勘，在地质较坚实、不易破坏、通视效果良好处选择控制点，分别作为标靶中心坐标采集的测站点和后视点。
在测站点周围稳定处粘贴靶纸，根据三维激光扫描仪的特性，仪器无法精准扫描法向量与激光接近垂直的地物，因此,张贴标靶纸时让标靶纸中心的法向量与仪器发射激光束交角越小越好。
观测仪器采用徕卡T M30全站仪，用标靶中心坐标采用双测站极坐标法进行观测，测量前必须对仪器进行检验，依据工程测量规范，测角中误差±0.5″，半测回归零差4″，一测回互差值8″，测距误差±1m m，测量3个标靶中心的测量坐标，作为三维激光扫描的相对坐标和测量坐标转换的基准。
三维激光扫描仪测量精度的室内准确性评价
三维激光扫描仪测量精度的室内准确性评价摘要：在民用建筑监测中变形监测至关重要。
三维激光扫描仪拥有一定能力去监测一些难以预料的变形，而这种变形是传统测量仪器（如全站仪和水准仪）所不能检测到的。
三维激光扫描仪可以提供用于显示单点测量准确性的专门数据表，而且这个数据表可以被用于提高点云数据拟合表面的质量。
本文将使用一个程序去检测拟合表面技术所能达到的真实精度。
这个程序是使用一个精密马达去驱动一个铝盘，而这个铝盘的转动量可以被大地测量仪器所识别。
它的精度可以按马达固有的数值和大地测量仪器提供的数值的差值进行计算。
在本实验中，采用Riegl LMS Z3901i型激光扫描仪和徕卡TCR 1102型全站仪进行对比验证。
在两次试验中得到了精度相差小于1mm的相似结果。
这个试验证明Riegl型激光扫描仪可以检测出小变形，并可以用于民用建筑物变形监测。
在单点测量试验中，可以证明激光扫描仪提供的数据精度大约为6mm。
关键词：变形三维激光扫描仪精度检测Abstract: Deformation monitoring is critical for the inspection of civil engineering structures. Three-dimensional laser-scanning systems can provide the ability to control unexpected deformations that cannot be monitored with traditional topographic instruments, such as total stations or levels. Technical datasheets provided by laser manufacturers typically give the accuracy of single-point measurements, but these specifications can be improved using surface-fitting of the data points. In this study, a procedure is used to detect the true accuracy that can be achieved using surface-fitting techniques. The procedure uses a precision actuator that moves an aluminium plate whose shift can be measured by the geodetic instrumentation. Accuracy is calculated as the difference between the values given by the actuator and the values from the geodetic instruments. The procedure is tested using a laser scanner, Riegl LMS Z390i and a total station, Leica TCR 1102. Similar results are obtained in both cases and accuracies are less than 1 mm. The results confirm that this Riegl system can be used to detect small deformations and can be applied to monitor civil engineering structures. The single point measurements confirm the data provided by the laser scanner manufacturer with an accuracy of approximately 6 mm.Keywords: deformationLiDARaccuracydetect1 引言最近十年，用于测绘的非接触式技术得到了飞速的发展。
三维激光扫描仪点位精度检测研究
角度分辨率 ０ ． ０ ０ ２ ５ 。
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 ： ２ Ｏ １ ３ —Ｏ ５ —２ ９
温度范 围
０ ℃一 ４ ０ ￣ Ｃ（ 使 用） ； 一 Ｉ Ｏ ￣ Ｃ～ ５ ０ ％（ 存放 ）
２ ０ １ ３年 １ ２月
城
市
勘
测
பைடு நூலகம்
Ｄｅ ｅ ． ２ ０１ ３
第 ６期
文章编 号 ： １ ６ ７ ２ — ８ ２ ６ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ — ７ ９ 一 ｏ ３
Ｕ ｒ ｂ ａ ｎ Ｇｅ ｏ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ＆ Ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ｙ ｉ ｎ ｇ
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 。
三维激光扫描仪的数据处理与精度控制
Ｎｅ Ｗ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｚ ｉ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐｒ ｏ ｄｕ ｃ ｔ ｓ
２ Ｑ ！
： （ ２
三维激光扫描 仪 的数据 处理 与精 度控制
韩继旺 （ 成都市勘察测绘研究 院 ， 四川 成都 ６ １ ０ ０ ８ １ ）
摘 要 ：三 维激 光扫 描 仪技 术又被 称 为 实景 复制 技 术 ，是 测绘 领 域的 一 项重要 的技 术 革新 。 突破 了传 统意 义上 的单 点测 量 的方 法 。能 够提供 物 体表 面 的三 维 点云 的数 据 。本 文主 要介 绍 了三 维激 光扫 描技 术 以及 其在 数 据 处理 和误 差精 度控 制
上 的表现 ，分 析 其原 因。 关键 词 ：三 维激 光扫描 技 术 ； 数 据 处理 ； 精度 控 制 中 图分类 号 ：Ｔ Ｐ ３ １ 文 献标 识码 ：Ａ
三 维 激 光 技术 是一 门新 型 的热 门高 程就是 曲面 重构 。 转动 中减少 其振动 ， 始终保 持精 确的角度 。 （ 三 ）提 高 测 量 精 度 的方 法 。在 相 效 的 技 术 ，它 是 继 Ｇ Ｐ Ｓ 技 术 后 又 一 项 测 （ 四 ）曲面 重 构 。 我 们 比较 常 见 的 绘技 术 的诞 生 。其在 数据处 理方 法和 获取 曲面 的表示 种类 中有 ；细分 曲面 ，暗含 的 对 一样 的条件 下 ，通 过调 整三维 激光 扫描 方法 以及 服务 能力水 平上 都进入 了新 的发 函数表 示 ， 明确 的 函数 表示 ， 三角 形 网络 ， 系统 的坐 标 设 定 ，相 应 的减 少 坐 标 系 来 展 阶段 。
参数 曲面 ，曲化 的面 片等 。着里 我主要 说 说参 数 曲面重构 和细分 曲面重构 ；参数 曲 面重 构是对 对几 何形状 进行 的描述 这项 理 论起 源 于 ６ ｏ 世 纪 ，它 的 主要 思想 是 用 一 组基 函数做 为分 权 因子 ，在 通过 一组初 始示 ，我们 一 般都 采用 的参数 曲面有 Ｂ ｅ ｚ ｉ ｅ ｒ 曲面 ，Ｂ样条 曲面和 Ｎ Ｕ Ｒ Ｂ Ｓ曲面等。细 分 曲面重 构主要 针对 复杂 的物体 表 面模 型 重建 和 曲面 的拼 合 问题 ，是 从初 始 的多面 体控 制 网络开始 的，应用某 种 细分规则 ， 对新 生成 的每个 网络的定 点进 行相继 归集 的计 算 ，网格顶 点 生成是 原始 网格 的几个 相邻 顶 点的加权 平 均 ，通 过不 断的 细分 ， 逐渐 将控 制 网格 磨 光 。 在无 穷多 次细 分后 ， 最 终将 控 制 网格 将 收敛 于 一张 光 滑 曲面 ， 而这 就是 重建 曲面 。 四、三 维激光 扫描 仪的精 度分 析 （ 一 ）三 维 激 光 扫 描仪 的测 量 误 差 分 析 。三维激 光扫 描系 统的测 量误 差可分 为两种 ；系统 误差 和偶 然误差 ，系 统误差 可 能会 引起 扫描点 的坐 标错误 ，可 以通过 公 式 的改正后 世修 正系 统来解 决 。测试 系 统 的偶 然误差 是一 些 随机性 的错误 的集 中 体 现 。在测 量误差 上 的影响 因素较 多 ，主 要 可 以分为 三类 ，仪器 误差 ，与 目标物 体 反射有 关 的误差 和外界 环境 条件 。在仪 器 误 差上 又包 括激 光测距 误差 ，扫描 角度 测 量误差 。与 目标 物体反 射面 有关 的误差 主 要是 目标物 体表 面粗糙 的原 因 。外 界环 境 因素 主要包 括温 度和气 压等 因素 。 （ 二） 三维激光扫描仪精度控制。在 了解 到 了相 关 的可能 出现差 错 的原 因后 我 们需 要找 到解决 的对 策来 加 以控 制 。在 系 统 的测量误 差上 激光 测距 的影 响相对 比较 重要 ，我们 要 防止在 扫描仪 脉 冲计 时的系 统误 差和 测距技 术 中的不 确定 间隔 的缺 陷 所 引起 的误差 。需要 运用一 些好 的技 术处 理相 应发 生 的各种 突变 的误差 ，相对 于激 光测距 误差综 合体现为 ｉ 测距中的 固定误差 和 比例误 差 ，我 们可 以用仪 器检 定确 定测 距误 差 的大小 。在扫 描角 上引起 的误 差可 以通过保 证其 水平 和竖 直 的扫描角 度 ，在
三维激光扫描的技术标准
三维激光扫描的技术标准一、引言三维激光扫描技术是一种通过激光束快速获取目标表面三维信息的技术手段。
随着科学技术的不断进步，三维激光扫描技术已经在工业、建筑、地质勘测、文物保护等领域得到了广泛的应用。
为了规范三维激光扫描技术的应用和发展，特制定本标准，以供相关领域的应用和管理。
二、术语与定义1. 三维激光扫描：使用激光束扫描目标物体表面，并通过记录激光束的反射信号来获取目标表面的三维数据的过程。
2. 点云数据：由多个激光测距点组成的三维空间坐标数据，表示了目标物体表面的形状和轮廓。
3. 扫描分辨率：指每单位长度内采集到的激光测距点数，通常以点数/平方米来表示。
4. 精度：三维激光扫描数据与实际目标表面的几何形状之间的偏差程度，通常以毫米或者百分比来表示。
5. 激光扫描装置：用于进行三维激光扫描的设备，通常包括激光发射器、接收器、控制系统等组成部分。
6. 反射率：目标表面对激光束的反射能力，通常用来描述不同材质表面对激光束的反射程度，常用百分比来表示。
三、技术规格1. 扫描分辨率要求- 在工业制造领域，扫描分辨率应不低于1000点/平方米，以保证获取到目标物体精细的表面纹理和几何特征。
- 在建筑测量领域，扫描分辨率应不低于500点/平方米，以满足建筑结构精确度的要求。
- 在文物保护领域，扫描分辨率应不低于2000点/平方米，以确保对文物细微形态和纹理的准确记录。
2. 精度要求- 在工程测量领域，扫描数据的精度应在±2毫米以内，以保证工程构件尺寸测量的精确度。
- 在地质勘测领域，扫描数据精度应在±5毫米以内，以满足地质构造的精确表达要求。
- 在医学领域，扫描数据精度应在±1毫米以内，用于医学影像的三维重建。
3. 反射率要求- 对于不同表面材质，激光扫描装置应具备自动调节激光功率的功能，以适应各种反射率的目标物体表面。
- 需要能够根据目标表面的不同反射率自动调节扫描参数，以保证扫描数据的完整性和准确性。
三维激光扫描仪精度测试及应用
摘 要 ：介绍 了三维激光扫描仪的基本原理及其应用于桩基测量精度分析的测试方 法。按照工程需求 ，布置控制点 ，
选择 陆地高架桥下的圆柱作为观测 目标 ，分别用 三维激光扫描仪和全站仪测量 出圆心坐标 ，以全站 仪测 量成果为基 准 ，分析三维激光扫描仪的测量精度 ，探 索其 在工程测量 中的应用 。
１ ． ２ 测 角原理
某工程招标文件 中要求采用此技术进行桩基测量 ， 本次有针对性地对其精度进行测试分析 ，探索其 在 工程 测量 中的应用 。
１ 三 维激 光扫 描仪 介绍
三 维 激 光 扫描 是 基 于 面 的 数 据采 集 方 式 ，采
用极坐坐标信息和激光反射强度 。三维激光扫描仪连 续扫描 ，组成了大量扫描离散点集合的点云数据 ； 主要 由 １ 台高速精确的激光测距仪 ，配上 １ 组可 以引导激光并以均匀角速度扫描的反射棱镜组成。
第３ ５ 卷
第 ８期
【 ｌ 】 国渔湾建设
Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｈａ ｒ ｂ ｏ ｕ ｒ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ
Ｖｏ １ ． ３５
Ｎｏ ． ８
２ ０ １ ５年 ８月
Ａｕ ｇ ．２ ０１ ５
三维激光扫描仪精 度测试 及应用
张铁 军 ，沈 家海 ，申文永
ｓ ｕｒ ｖ ｅ ｙｉ ｎｇ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ： ３ Ｄ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｓ ｃ ａ ｎ ｎｅ ｒ ；ｐｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ；ｔ ｅ ｓ ｔ ；ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
０ 引 言
三 维 激 光 扫 描 技 术 ，又 称 为 “ 实 景 复 制 技 术” ，是继 Ｇ Ｐ Ｓ定 位技 术后 又一 项测 绘技 术革 新［ １ １ 。
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[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 １ ０ ｍ 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 ２ ５℃ 。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 １ ２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 １ ８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 ： １ ６ ７ ２— ７ ４ ７ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６— ０ ０ ０ ９—０ ３
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 ３ １ ５ ０ ０ ０ ）
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 ： Ｐ ２ ２ ５ ． 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。
三维激光扫描仪检定规程
三维激光扫描仪检定规程
三维激光扫描仪检定规程通常是为了确保扫描仪的精确性、稳定性和可靠性。
这些规程可以根据具体的制造商、型号和用途而有所不同，但通常包括以下一般性步骤：
准备工作：
确保检定仪器和设备处于适当的工作环境中，包括温度、湿度等条件。
核实检定仪器和所需的标准是否处于有效期内。
校准前的准备：
清理和校准扫描仪的光学元件，确保它们处于良好状态。
检查所有连接和电缆，确保没有断开或损坏。
校准程序：
进行零点校准，确保系统在无输入时输出为零。
进行比例校准，验证扫描仪的尺度和测量单位的准确性。
进行角度校准，确保扫描仪在水平和垂直方向上的测量角度准确。
检查和校准激光强度，确保激光的输出符合标准。
系统性能检测：
进行精度测试，使用标准物体或标准工件来验证扫描仪的空间分辨率和测量精度。
检查系统的重复性和稳定性，确保多次测量的结果一致性。
数据分析和记录：
分析检测到的数据，评估系统的性能和准确性。
记录所有校准和检测的结果，包括任何异常或校准调整。
校准报告：
生成校准报告，详细说明扫描仪的性能、校准过程和结果。
报告中应包括校准的日期、执行校准的人员信息以及任何必要的备注。
维护和追踪：
制定定期维护计划，确保扫描仪的长期性能。
设立系统以跟踪和管理校准的有效性，及时调整和重新校准。
请注意，具体的三维激光扫描仪检定规程可能会因制造商和型号的不同而有所差异。
在执行检定程序之前，建议参考扫描仪的用户手册和制造商提供的文档以获取详细的检定指南。
此外，遵循相关行业标准和法规也是非常重要的。
三维激光扫描仪的质量标准
三维激光扫描仪的质量标准一、扫描精度扫描精度是衡量三维激光扫描仪性能的重要指标之一。
高精度的扫描能够提供更准确的三维数据，对于需要高精度测量和建模的应用非常重要。
一般来说，扫描精度应该能够达到毫米级别或更高。
二、扫描速度扫描速度是指在单位时间内扫描仪能够获取和处理的数据量。
高速扫描可以大大提高工作效率，对于需要快速获取大量数据的场景非常重要。
一般来说，扫描速度应该在每秒数千至数万点以上。
三、扫描范围扫描范围是指扫描仪能够扫描的最大区域。
在选择扫描仪时，需要根据实际应用场景来确定所需的扫描范围。
一般来说，扫描范围应该在数米至数十米之间。
四、分辨率分辨率是指扫描仪获取的点的精细程度。
高分辨率可以提供更精细的三维数据，对于需要获取物体细节的应用非常重要。
一般来说，分辨率应该能够达到毫米级别或更高。
五、稳定性稳定性是指扫描仪在长时间工作时的性能表现。
由于三维激光扫描仪需要长时间连续工作，因此稳定性非常重要。
高稳定性的扫描仪能够保证长时间工作的精度和一致性。
六、操作便捷性操作便捷性是指使用扫描仪时的易用性。
好的操作界面和设计应该能够让用户快速上手，并且能够方便地进行扫描和数据处理。
七、耐用性由于三维激光扫描仪是高精度的光学仪器，因此耐用性非常重要。
高耐用的扫描仪能够在长时间使用中保持性能稳定，并且能够经受住各种环境因素的影响。
八、维护方便性由于三维激光扫描仪需要长时间连续工作，因此维护方便性也非常重要。
好的设计应该能够让用户方便地进行日常维护和保养，并且能够快速解决常见问题。
地面三维激光扫描测量精度的影响因素和控制方法
地面三维激光扫描测量精度的影响因素和控制方法李海泉 杨晓锋 赵彦刚(国家测绘局第二地形测量队 陕西西安 710054)Precisi on Factors and Their ControlM ethod for T errestrial 3D LaserScann i ng SurveyLIH a iquan Y ANG X iaof eng ZHAO Yan c gang摘 要:目前,三维激光扫描技术在国内正处于探索应用阶段。
简要介绍三维激光扫描外业作业流程,基于徕卡公司H DS ScanStation 2三维激光扫描系统探讨影响三维激光扫描测量精度的几个重要因素及其控制方法。
关键词:三维激光扫描测量;测量精度;精度控制;点云拼接中图法分类号:P217地面三维激光扫描仪采用非接触式高速激光测量方式,直接获得激光点所接触物体表面的三维信息,测距范围一般在1~1000m,采样精度最高可以达到毫米级,可进行从模型到室内空间到建筑、煤矿、大坝等高密度空间三维数据的采集。
地面三维激光扫描技术可应用于古建筑测量与文物保护、逆向工程应用、地质研究和建筑物形变测量等。
目前,三维激光扫描技术在国内正处于探索应用阶段,应用案例还比较少,特别是关于地面三维激光扫描测量精度的影响因素及控制方法方面的资料比较匮乏,很不利于地面三维激光扫描技术的推广应用。
本文通过项目实践总结了影响地面三维激光扫描测量精度的关键因素及其控制方法。
1 徕卡HD S ScanStation 2三维激光扫描系简统介项目实践使用的是瑞士徕卡公司的H DS Scan -S tation 2三维激光扫描系统。
HDS 是H igh Defi n -i ti o n Sur veying(高清晰测量)的简写,是徕卡公司对三维激光扫描系统的重新定义。
三维激光扫描系统主要由三维激光扫描仪、系统软件、电源和标靶等组成。
徕卡HDS ScanSta ti o n 2三维激光扫描仪是一款脉冲式、高精度快速三维激光扫描仪,具有高速、高精度、全方位和长距离扫描数据特征,可以在短时间内获取空间实体的三维表面海量数据,是徕卡HDS 产品家族中较新的产品。
三维激光扫描测绘技术的使用方法
三维激光扫描测绘技术的使用方法3D激光扫描测绘技术是一种先进的测绘工具，它使用激光束扫描目标物体，通过激光点云数据的处理与分析，能够快速、精确地获取目标物体的三维形状与几何信息。
本文将从传感器的选择、扫描数据的采集、数据处理与分析等方面来探讨三维激光扫描测绘技术的使用方法。
传感器的选择在进行三维激光扫描测绘时，传感器的选择是至关重要的一步。
传感器的性能将直接影响到扫描结果的精确性与准确性。
常用的激光扫描传感器包括TOF（Time-of-Flight）传感器与相位测量传感器。
TOF传感器通过测量激光束从发射到接收所需的时间来计算距离信息，适用于对目标距离的快速获取；相位测量传感器则通过测量激光束到达目标物体并返回的过程中的相位变化来计算距离信息，适用于对目标物体进行更精确的扫描。
根据实际需求，选择合适的传感器将为后续的扫描工作提供更可靠的基础。
扫描数据的采集在进行三维激光扫描测绘时，首先需要确定扫描的区域与目标物体的大小。
根据不同的扫描需求，可以选择适当的扫描模式，如全景扫描、线性扫描、点扫描等。
同时，还需要确定扫描的分辨率与精度，这将影响到测绘结果的细节程度与准确性。
通常情况下，高分辨率与较高的精度会带来更精确的扫描结果，但也会增加扫描时间与数据处理的复杂度。
因此，在实际操作中需要根据具体情况做出权衡。
数据处理与分析扫描数据采集完成后，接下来需要对采集到的激光点云数据进行处理与分析，以获取目标物体的三维形状与几何信息。
数据处理的主要步骤包括数据滤波、数据配准与数据融合。
数据滤波可以去除因噪声等原因导致的异常数据点，提高扫描结果的准确性。
数据配准则可以将多次扫描得到的数据进行对齐，以获取完整的目标物体信息。
最后，通过数据融合可以将多次扫描得到的数据合并为一体，提高测绘结果的整体一致性。
除了基本的数据处理外，还可以利用三维激光扫描测绘技术进行更深入的分析。
例如，可以使用三维重建算法恢复目标物体的表面形状与纹理信息；可以使用点云配准算法对不同时间或不同位置的扫描数据进行对齐，并进行差异比较分析；还可以使用空间分析算法对目标物体的局部特征进行提取与分析，以探索其结构与形态的内在规律。