動態誤差的一個顯著特點就是其不可預測性。影響機器動態性能的因素很多,找到一個對所有這些因素實現預先標測的方法是不現實的,但是在大部分受限環境中,可以將這些影響因素進行如下分類:
影響測量機掃描循環過程中加速度輪廓的因素有:被測對象的屬性——大小、形狀和方向——決定測量機的運動路徑。掃描速度,確定在整個掃描過程中達到終掃描速度(注意,大部分掃描的初始速度為0,三坐標測量儀報價,所以在整個掃描過程中,不可能一直保持這個速度)。
掃描機的伺服/電動機性能——決定加速到終掃描速度所需要的時間。“宏觀”位置——機器結構的剛度、動態性能,在測量機的整個工作范圍內發生變化,因此被測對象上測量點的位置是一個影響很大的因素。測量機工作狀態——軸承和驅動系統的狀態這有可能成為掃描過程中出現“溢出”的根源。
盡管無法預測,但這些動態誤差是重復的。意味著如果滿足一定的條件,對這些誤差進行補償是可行的。
以Rie GL VZ400三維激光掃描儀為例,采用連接裝置將GPS天線與掃描儀同軸連接;因兩儀器中心高差較小(約20cm) ,5°以內的傾斜造成的兩儀器中心水平投影偏差不足2cm,高度偏差不足1cm,則掃描時不嚴格整平對測量精度影響不大。以小型轎車作為載體,奉節三坐標,在汽車頂部設置方便儀器安裝和拆卸的支架。外業掃描作業時,將掃描儀安裝在支架上,駐車實施360°掃描;外業采集點云密度設為4cm~6cm( 距離儀器100m處的點間距)。
采用廣州市CORS網絡RTK進行控制測量,faro便攜式三坐標測量儀,坐標系為廣州地方坐標系,對于滿足RTK作業條件的區域,三維激光掃描儀采集數據時,同步采用RTK測量站心坐標,RTK測量時間約3min~5min,與掃描時間相當。
本試驗區共掃描110站,其中30站次采用三腳架掃描;80站次為車載靜止360°掃描,同步采用RTK測量站心點坐標55站次,用于點云的準確定向及點云精度的評定。
2.測站點云相對定向
測站相對定向即為測站拼接,三坐標維修,將各個測站點云納入到統一的臨時坐標系中。測站拼接采用兩級拼接策略: 基點的粗拼接和基于平面的ICP準確拼接。當測區作業面積較大時,為了減小測站間配準的累積誤差,如圖2所示沿道路、河流、圍墻將測區分塊,按測塊依次拼接。
2.1基于地物點的粗拼接
各分塊內測站配準,先選擇一個視野開闊的測站,作為固定的基準測站,其他測站兩兩依次配準,粗配準選擇不少于4個公共地物點計算轉換矩陣,在居民地、廠區選擇房屋角點、路燈頂點,在農田、水域采用高壓線塔、電線桿、棚子角點等。粗拼接利用相鄰兩測站間公共地物點( 地物角點、尖銳特征點)計算坐標轉換矩陣。
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