針對標靶掃描、全站儀輔助等因素造成掃描作業過程的復雜繁瑣,提出了集成RTK的三維激光掃描技術測量地形的整體方案。采用網絡RTK同軸同步測量掃描站坐標;兩級拼接策略:地物點粗拼接與基于面搜索的ICP準確配準;采用測塊四角或周邊RTK點進行點云準確定向;采用自主研發的點云測圖平臺進行地形測繪。通過幾種典型地形的實驗驗證,該方案使得掃描作業效率提高了約5倍,與現行全野外數字測圖方法比較,作業效率提高了約3倍。基于全站儀的全野外數字測圖方法仍是1∶500大比例尺地形測繪的主流方法,隨著測圖軟件的不斷更新,該方法的內業制圖效率得到較大提升,但是外業仍需投入大量人力跑尺采點。三維激光掃描技術是測繪領域的高新技術,獲取的數據由點云和影像組成,不僅記錄了掃描對象的坐標數據和尺寸信息,更能自動記錄其拓撲與紋理信息,使得傳統點測量向“形測量”轉化[1]。與傳統測量手段相比,三維激光掃描技術具有不用照準部、掃描作業自動化、數據記錄自動化、獲取的數據信息豐富等特點[2],已應用于古建筑測繪、虛擬現實、變形測量、林業調查等領域。文獻[3-12]嘗試采用三維激光掃描技術代替傳統全野外數字測圖方法,以減輕測量人員的外業工作強度,但是這些實驗普遍存在作業面積小,精度評定點數少等特點,不具說服力,代表性不強。
雖然三維激光掃描儀單測站采集數據精度高、速度快,但是要獲取完整的地形點云數據,則需多站掃描拼接。文獻[3-12]的三維激光掃描儀測量地形的作業方法,采用全站儀或GPS-RTK進行控制測量、布設并測量標靶,準確掃描標靶,基于標靶進行內業測站間拼接和坐標轉換,從而得到大地坐標系下地形的點云數據,效率低、工作量大,僅在精細地形測繪[8-9]、地物單一的礦山地形測繪[3,6,10]、難及區域的地形測繪[5,11]等方面得到了嘗試應用。
造成三維激光掃描作業過程復雜繁瑣,制約了其在地形測量方面推廣應用的主要因素有:
(1)標靶:布設標靶、測量標靶、掃描標靶、回收標靶、內業提取標靶等一系列針對標靶的操作[3-11],使得每測站耗時估計增加約5min。
(2)全站儀:采用全站儀布設導線[8],然后測量標靶,使得每測站平均增加至少3min。
(3)對中整平:在控制點上布設掃描測站,要求對中整平,使得每測站耗時增加1~2min[3-8,12]。
(4)三腳架: 采用三腳架固定儀器,測站轉站時,為保護掃描儀需關機,下一站重新開機并初始化,使得作業時間增加至少2min[3-12]。
(5) 測圖軟件: 多種軟件組合使用,缺少專業的基于三維點云的地形測繪軟件[4-12]。
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通常,基準是一個具有確定方向的直線,但基準是由實際要素來確定的,是一個理想要素。三坐標計算法為小二乘法,aberlink三坐標,這是因為計算機可以自動根據公式進行計算,比較方便,但不符合國標的規定,即不符合小條件的評定原則。三坐標建立基準軸線,cmm 三坐標測量機,是通過采集一定數量的點,然后按照一定的計算公式和評價方法,對采集的點進行處理,終生成一個基準元素。
a)如果采集的點數太少,將不能很好的地反映被測圓柱的實際特征,即直徑、方向矢量、圓柱度誤差等,從而,以此建立的基準將與實際要素的理想軸線有偏離,從而導致被測元素的同軸度誤差增大,梁平三坐標,這個是通過圖形文本反應出來的。
b)另外一個方面,當基準元素的形狀誤差,即柱度誤差較大時,將產生很大的影響。一方面由于采集的點數有限,如果圓柱度誤差大,則意味著每增加一個點,fafo三坐標搬遷,計算機計算生成的圓柱軸線方向矢量將與前者產生大的偏離,由此,再來測量被測元素的同軸度,也將產生很大的偏差。如圖2,為一個截面的采點情況,假設原來均勻采四個點,沿坐標方向,形成如圖2所示的圓心O,當增加左下方45°方向的兩個點時,圓點將可能向左下方移動到O′,從而軸線產生偏離。
c)再者,截面數太少也會影響方向矢量。一個圓柱如果只采集兩端的兩個截面,則不能反映中間截面的情況,從而使得軸線產生較大的偏離。事實上,如果截面越多,將越逼近理想位置。當然,在實際測量中,不可能測量很多截面,而且中間位置很難測到。
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