地面三维激光扫描仪误差分析及检定研究

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三维激光扫描技术主要用于获取被测物体表面三维坐标信息,具有速度快、数据量大、精度高、自动连续测量等优势,广泛应用于测绘工程、文物监测与保护、城市规划、医疗、国防等技术领域。然而,我国对于三维激光扫描仪检定技术较为欠缺且尚未制定系统的技术规范。因此本文对地面三维激光扫描仪性能参数的检定进行研究。  本文的研究内容主要有:  (1)对三维激光扫描仪的内部结构、工作原理、品种分类及实际应用等方面进行了简要的介绍。  (2)研究了三维激光扫描仪的各种误差来源,并对实际工程中存在的误差进行理论分析和分类描述;分析了三维激光扫描仪单点误差理论,根据传统测绘仪器的检定方法,分析了三维激光扫描仪的相关检定方法,为下一步对激光扫描仪的检定奠定了坚实的理论基础。  (3)通过实验对三维激光扫描仪(Trimble GX200)进行检定。首先通过测量随机分布标靶的中心坐标,对三维激光扫描仪的点位精度以及测量环境对扫描仪的影响进行了检定;然后通过强制对中装置检定了扫描仪测距加常数,通过构建相关检校场对所用扫描仪的测角精度、鉴别率进行了检定;大量的实验和数据表明设计的检定方法在天宝GX200扫描仪的应用上是可行的效果较好,可以为三维激光扫描仪的检定提供借鉴。最后,通过对实际目标的扫描、多站配准及对所测目标进行三维建模,进一步测试三维激光扫描仪GX200在实际测量中的综合性能。从点云拼接及建模效果来看,该天宝GX200扫描仪满足建立高精度模型的要求。
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