点位测量工程测量
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
扫 描 仪
S
物 体
• 从扫描中心至被测目标点的距离S为 ： s C S (N ) (N ) 2f 2 2 2
基于激光三角形测距的原理
• 从扫描中心至被测
s
s
bf x
目标点的距离S为：
bf s x
二、三维激光扫描系统
• 三维激光扫描系统的构成
• 主要仪器及类型介绍
• 数据采集
• 数据存储信息
• 数据存储方式
• 数据处理流程
数据采集
• 整体分析、设计
扫描数据之前，一定要先对扫描对象的结构、形状、大小、周 围环境等进行分析，对扫描数据工作进行整体的分析、设计， 设计后要求根据精度、速度、现场环境等因素综合考虑，选择 合适的三维激光扫描仪，有明确的扫描步骤等。
• 测站的选取
测站的过多过少都不合理，一般原则是保证扫描精度的前提下 ，用尽可能少的视点覆盖整个所有需要扫描的场景。选好后， 对视点进行编号，并尽可能按照编号顺序进行扫描。
• 标靶点的布设
为了提高重建的精度和速度，需要在场景中放置标靶点，在两 个不同测站上，应至少三个公共标靶点，且不应位于一条直线 上；如果四个标靶点，则它们不应位于同一平面上。
车载激光扫描测量系统的构成 • 车载激光扫描测量系统一般由数据获取设备CCD、
三维激光扫描仪和定位设备DGPS/INS/Odometer 组成。下图为东京大学研究的车载激光扫描系统组 成图。
主要仪器及类型介绍
• 三维激光扫描仪的性能指标
测距精度、测距范围、数据采样率、最小点 间距、点位精度、模型化点定位精度、激光点大 小、扫描视场、激光等级、激光波长等
主要仪器及类型介绍
Leica公司产品
HDS3000 HDS4500 Rigel公司产品
HDS6000
ScanStation2 Optech公司产品
LMS－Z420i LMS－Q560 LMS－Q120
Konica Minolta公司产品
ILRIS-3D
VIVID910
VIVID9i
三、三维激光扫描数据
固定站式三维激光扫描系统
HDS3000组成部分图示
机载激光扫描测量系统的构成
• 机载激光扫描测量系统测量距离比较远，一般基
于脉冲飞行时间的测距原理。由多源传感器集成 ，一般包括：
•
a) CCD
•
•
b) Laser Scanner
c) GPS
获取空间三维数据和纹理 数据设备
定位设备
•
d) INS/POS
四、三维激光扫描测量技术的应用
• 在测绘领域中的应用分析 Biblioteka Baidu 在其它行业中的应用 • 文化遗产的精密数字化保
护与重建
• 制造业
• 医学领域
• 国防
• 电脑游戏业
• 电影特技制作 • 网络应用 • 城市设计规划与管理
三维激光扫描测量技术在测绘领域的应用分析
• 研究热点 • 机载激光扫描系统
在工程、环境检测和城市建设方面等均有成功的 应用实例，如断面三维测绘、绘制大比例地形图、 制作正射影像图、灾害评估、建立3D城市模型等。
三维激光扫描系统的构成
项 目 备 注 1．平 台 飞机、汽车、卫星等 2. 硬 件 完成系统的控制，原始数据的 采集、存储、显示、传输等 激光扫描器 系统根据承载平台分为： 固 计算机 定站式三维激光扫描系统、车 其它传感器（POS 、 INS、IMU，etc） 载三维激光扫描系统、机载三 维激光扫描系统 控制器 3. 软 件 含数据采集、数据通讯、数据 后处理、立体重建
和方法也不尽相同。概括的讲，整个数据处理过程包括：
•
数据采集
数据预处理
几何模型重建
模型可视化
数据采集是模型重建的前提。 数据预处理为模型重建提供可靠精选的点云数据，降低 模型重建的复杂度，提高模型重构的精确度和速度。 总结现有相关文献，数据预处理阶段涉及的内容有点云 数据的滤波、点云数据的平滑、点云数据的缩减、点云 数据的分割、不同站点扫描数据的配准及融合等 。 模型重建阶段涉及的内容有三维模型的重建、模型重建 后的平滑、残缺数据的处理、模型简化和纹理映射等。 实际应用中，应根据三维激光扫描数据的特点及建模需 求，选用相应的数据处理策略和方法。
一、 基本原理
如何得出每个采样点的三维坐标？测点空间三维坐 标所在的空间坐标系是如何建立的？
z
P
s Y θ а X P’
X S * Cos * Cos Y S * Cos * Sin Z S * Sin
基于脉冲飞行时间差测 距的原理 基于相位差测距的原理
基于激光三角形的原理
文物考古领域
电脑游戏业 游戏《Final Fantasy X》的主人公
小结
• 三维激光扫描测量技术的出现和发展为空间三维
信息的获取提供了全新的技术手段，它克服了传 统测量技术的局限性。
• 三维激光扫描仪越来越多地用于获取被测物体表
面的空间三维信息，其应用领域日益广泛，逐步 从科学研究发展到进入了人们日常生活的领域。
数据存储信息
距 离 影 像
点 云
数据存储方式
• 数据在内存中一般以数据库或文件的形式存储、管理
• XYZ （TXT）格式文件：以文本的方式存储，每行顺序
存储单点的X，Y，Z坐标值，有多少个点就有多少行数 据.
• PTX格式文件：
数据处理流程
• 不同的应用对象、不同点云数据的特性，数据处理的过程
• 车载激光扫描系统 • 固定站式激光扫描系统
主要用于城市三维重建和局部区域地理信息获取。
在测绘领域的应用实例
断面测绘 绘 制
洛山矶的数字城市模型
大
比 例
精密变形观测
尺
地 形 图
DSM DTM
map
在其它行业中的应用实例
哥伦比亚大学的Peter Allen 的做的圣皮埃尔大教堂模型
医学领域
电影特技 电影《最终幻想》的虚拟人物
基于脉冲飞行时间差测距的原理
激光二极管 周 期 的 驱 动
反 射 棱 镜
接 收 器
物体
激光脉冲发生器
尖脉冲激光波
1 • 从扫描中心至被测目标点的距离S为 ：S Ct 2
基于相位差测距的原理数据模型
此类系统将发射光波的光强调制成正弦波的形 式，通过检测调幅光波发射和接收的相位移来获取 距离信息。
S
物 体
• 从扫描中心至被测目标点的距离S为 ： s C S (N ) (N ) 2f 2 2 2
基于激光三角形测距的原理
• 从扫描中心至被测
s
s
bf x
目标点的距离S为：
bf s x
二、三维激光扫描系统
• 三维激光扫描系统的构成
• 主要仪器及类型介绍
• 数据采集
• 数据存储信息
• 数据存储方式
• 数据处理流程
数据采集
• 整体分析、设计
扫描数据之前，一定要先对扫描对象的结构、形状、大小、周 围环境等进行分析，对扫描数据工作进行整体的分析、设计， 设计后要求根据精度、速度、现场环境等因素综合考虑，选择 合适的三维激光扫描仪，有明确的扫描步骤等。
• 测站的选取
测站的过多过少都不合理，一般原则是保证扫描精度的前提下 ，用尽可能少的视点覆盖整个所有需要扫描的场景。选好后， 对视点进行编号，并尽可能按照编号顺序进行扫描。
• 标靶点的布设
为了提高重建的精度和速度，需要在场景中放置标靶点，在两 个不同测站上，应至少三个公共标靶点，且不应位于一条直线 上；如果四个标靶点，则它们不应位于同一平面上。
车载激光扫描测量系统的构成 • 车载激光扫描测量系统一般由数据获取设备CCD、
三维激光扫描仪和定位设备DGPS/INS/Odometer 组成。下图为东京大学研究的车载激光扫描系统组 成图。
主要仪器及类型介绍
• 三维激光扫描仪的性能指标
测距精度、测距范围、数据采样率、最小点 间距、点位精度、模型化点定位精度、激光点大 小、扫描视场、激光等级、激光波长等
主要仪器及类型介绍
Leica公司产品
HDS3000 HDS4500 Rigel公司产品
HDS6000
ScanStation2 Optech公司产品
LMS－Z420i LMS－Q560 LMS－Q120
Konica Minolta公司产品
ILRIS-3D
VIVID910
VIVID9i
三、三维激光扫描数据
固定站式三维激光扫描系统
HDS3000组成部分图示
机载激光扫描测量系统的构成
• 机载激光扫描测量系统测量距离比较远，一般基
于脉冲飞行时间的测距原理。由多源传感器集成 ，一般包括：
•
a) CCD
•
•
b) Laser Scanner
c) GPS
获取空间三维数据和纹理 数据设备
定位设备
•
d) INS/POS
四、三维激光扫描测量技术的应用
• 在测绘领域中的应用分析 Biblioteka Baidu 在其它行业中的应用 • 文化遗产的精密数字化保
护与重建
• 制造业
• 医学领域
• 国防
• 电脑游戏业
• 电影特技制作 • 网络应用 • 城市设计规划与管理
三维激光扫描测量技术在测绘领域的应用分析
• 研究热点 • 机载激光扫描系统
在工程、环境检测和城市建设方面等均有成功的 应用实例，如断面三维测绘、绘制大比例地形图、 制作正射影像图、灾害评估、建立3D城市模型等。
三维激光扫描系统的构成
项 目 备 注 1．平 台 飞机、汽车、卫星等 2. 硬 件 完成系统的控制，原始数据的 采集、存储、显示、传输等 激光扫描器 系统根据承载平台分为： 固 计算机 定站式三维激光扫描系统、车 其它传感器（POS 、 INS、IMU，etc） 载三维激光扫描系统、机载三 维激光扫描系统 控制器 3. 软 件 含数据采集、数据通讯、数据 后处理、立体重建
和方法也不尽相同。概括的讲，整个数据处理过程包括：
•
数据采集
数据预处理
几何模型重建
模型可视化
数据采集是模型重建的前提。 数据预处理为模型重建提供可靠精选的点云数据，降低 模型重建的复杂度，提高模型重构的精确度和速度。 总结现有相关文献，数据预处理阶段涉及的内容有点云 数据的滤波、点云数据的平滑、点云数据的缩减、点云 数据的分割、不同站点扫描数据的配准及融合等 。 模型重建阶段涉及的内容有三维模型的重建、模型重建 后的平滑、残缺数据的处理、模型简化和纹理映射等。 实际应用中，应根据三维激光扫描数据的特点及建模需 求，选用相应的数据处理策略和方法。
一、 基本原理
如何得出每个采样点的三维坐标？测点空间三维坐 标所在的空间坐标系是如何建立的？
z
P
s Y θ а X P’
X S * Cos * Cos Y S * Cos * Sin Z S * Sin
基于脉冲飞行时间差测 距的原理 基于相位差测距的原理
基于激光三角形的原理
文物考古领域
电脑游戏业 游戏《Final Fantasy X》的主人公
小结
• 三维激光扫描测量技术的出现和发展为空间三维
信息的获取提供了全新的技术手段，它克服了传 统测量技术的局限性。
• 三维激光扫描仪越来越多地用于获取被测物体表
面的空间三维信息，其应用领域日益广泛，逐步 从科学研究发展到进入了人们日常生活的领域。
数据存储信息
距 离 影 像
点 云
数据存储方式
• 数据在内存中一般以数据库或文件的形式存储、管理
• XYZ （TXT）格式文件：以文本的方式存储，每行顺序
存储单点的X，Y，Z坐标值，有多少个点就有多少行数 据.
• PTX格式文件：
数据处理流程
• 不同的应用对象、不同点云数据的特性，数据处理的过程
• 车载激光扫描系统 • 固定站式激光扫描系统
主要用于城市三维重建和局部区域地理信息获取。
在测绘领域的应用实例
断面测绘 绘 制
洛山矶的数字城市模型
大
比 例
精密变形观测
尺
地 形 图
DSM DTM
map
在其它行业中的应用实例
哥伦比亚大学的Peter Allen 的做的圣皮埃尔大教堂模型
医学领域
电影特技 电影《最终幻想》的虚拟人物
基于脉冲飞行时间差测距的原理
激光二极管 周 期 的 驱 动
反 射 棱 镜
接 收 器
物体
激光脉冲发生器
尖脉冲激光波
1 • 从扫描中心至被测目标点的距离S为 ：S Ct 2
基于相位差测距的原理数据模型
此类系统将发射光波的光强调制成正弦波的形 式，通过检测调幅光波发射和接收的相位移来获取 距离信息。