移动LIDAR数据采集与预处理方法研究

发布时间：2017-10-12 01:41

  本文关键词：移动LIDAR数据采集与预处理方法研究

  更多相关文章： 移动激光雷达测量系统 空间配准 时间配准 坐标转换 检校场

【摘要】：随着京津冀地区在“十三五”规划中将区域一体化交通网络作为缓解首都交通拥堵的一项重要措施,规划部门迫切需要一个全面、详细现代城市基础地理信息数据库为其提供全面的数据支持。地理信息数据的采集作为数据库的基础,对数据库最终的建立具有决定性的意义,它的效率和质量将直接影响到整个数据库乃至交通网络区域一体化的成败。近年来三维激光扫描技术作为一种新兴的测绘手段,凭借其速度快、精度高、外业方便等特点逐渐被众多的工程单位、科研院所关注。其中移动激光雷达测量技术作为对传统三维激光雷达技术的又一创新,针对大区域、大任务量的工程项目具有十分重要的意义。本文的主要工作包括以下几点:(1)分析移动雷达测量技术在现代化城市基础地理信息数据库建设中能够发挥的重要作用,结合国内外同行业对移动测量技术的研究现状,归纳总结现有设备在工程应用领域的优势和不足。通过综合比较市场上现有系统的优劣,确定研究方向和研究目标。(2)根据各单体传感器技术指标,设计多功能设备搭载平台。根据工程数据采集需求,设计最优化的传感器集成方案,并实施安装。(3)基于多传感器集成设计方案,研究多源数据的配准算法,包括空间配准过程中点云数据在多个设备坐标系间的坐标转换,以及时间配准过程中多源数据的融合与内插处理。(4)基于Microsoft Visual Studio 2010软件开发平台,利用C#语言自主研发移动激光雷达数据处理系统,通过对大量野外试验结果进行系统分析,提升数据处理系统的稳定性和融合效率。(5)分析成果点云精度质量,制定科学的移动激光雷达系统数据检校方案。建立专用移动测量系统检校场,制作移动点云测量标靶。结合高精度全站仪和静态GPS的测量结果,分析检校点的测量精度。通过最小二乘间接平差原理解算误差参数,最终达到提升移动激光雷达测量系统成果点云整体精度的目的。综上所述,本设计填补了北京建筑大学在移动激光雷达扫描系统多传感器集成和点云处理算法领域的理论研究空白,为今后我校在车载点云特征地物提取和城市空间模型构建研究方面提供扎实的软、硬件基础。移动激光雷达扫描系统与传统测量手段相比,具有高精度、高效率、操作简便的优点,相信在未来的“智慧城市”发展中,移动激光雷达测量系统一定会传统测量、GIS和VR虚拟现实领域做出更加巨大的贡献。
【关键词】：移动激光雷达测量系统 空间配准 时间配准 坐标转换 检校场
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P225;P237
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.3 研究目标与内容10-11
• 1.3.1 研究目标10
• 1.3.2 研究内容10-11
• 1.4 论文组织与安排11
• 1.5 本章小结11-12
• 第2章 车载激光扫描系统组成12-22
• 2.1 系统架构设计12-13
• 2.2 数字影像系统13-15
• 2.3 定姿定位系统15-18
• 2.4 本系统工作流程18-21
• 2.5 本章小结21-22
• 第3章 数据预处理方法22-38
• 3.1 车载激光扫描原理22-23
• 3.2 GPS/INS组合原理23-28
• 3.2.1 GPS全球定位系统23-26
• 3.2.2 GPS时间转换方法26-27
• 3.2.3 INS惯性导航原理27-28
• 3.3 空间匹配28-36
• 3.3.1 坐标系统概述28-30
• 3.3.2 坐标系统转换30-35
• 3.3.3 关节臂扫描获取初值35-36
• 3.4 时间配准36-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第4章 车载系统检校38-55
• 4.1 车载扫描仪误差来源38-39
• 4.1.1 车载激光扫描仪误差38
• 4.1.2 惯性测量系统误差38
• 4.1.3 GPS定位系统误差38-39
• 4.1.4 系统集成误差39
• 4.2 检校原理39-41
• 4.3 实验设计与精度分析41-54
• 4.3.1 实验设计42-47
• 4.3.2 精度分析47-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第5章 车载点云数据处理系统设计与实现55-68
• 5.1 开发环境55-56
• 5.1.1 开发平台55
• 5.1.2 硬件环境55-56
• 5.2 车载点云数据处理系统设计内容56-61
• 5.3 系统使用及成果展示61-67
• 5.4 本章小结67-68
• 第6章 结论与展望68-70
• 6.1 论文总结68
• 6.2 论文展望68-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-76
• 攻读硕士期间发表论文及参加项目情况76

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本文编号：1015959