三维激光扫描技术应用于地面建模的精度分析

发布时间：2017-10-23 19:20

  本文关键词：三维激光扫描技术应用于地面建模的精度分析

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【摘要】：传统的测绘信息表达方式以二维模型为主,而立体模型不仅直观、可视效果好,而且能完整精确地表达模型的三维信息,但对于测绘信息采集和处理技术提出了更高的要求。三维激光扫描正是三维信息采集的最新技术手段,该技术自本世纪初引入到测绘生产领域以来,得到了广泛的应用。本文针对采用三维激光扫描技术对地面数字建模过程中扫描点云的精度问题进行专门研究,其主要研究内容及结果如下:(1)针对目前测绘领域采用较多的脉冲式测距原理的Leica Scanstation C10型扫描仪及其配套Cyclone软件在工程中的应用进行深入探讨。从三维激光扫描技术的原理入手,对Cyclone软件的数据处理流程、扫描数据格式变换、数据预处理等内容进行专门的分析。(2)在三维激光扫描测量过程中,扫描坐标系转换到工程实际坐标系的转换误差是影响成果精度和可靠性的重要环节。由于控制点本身和测量误差的存在,基于控制点标靶数据配准所获取的坐标转换参数,往往因选择的标靶控制点不同而变化,导致转换后的工程坐标产生转换误差,本文称之为坐标转换残差。依据测区各已知点的坐标转换残差,建立相应的改正模型对测量结果施加残差改正,从而减小了转换参数误差带来的影响。实验表明,所提出的坐标转换方法简便可行且便于编程实现,提高了点云的测量精度。(3)对三维激光扫描数据的高程精度进行实验研究。将采集的扫描数据过滤后,导入常用测绘软件,采用格网法进行内插,比较不同位置的高程精度随扫描距离变化的关系,从扫描点云的密度和高程精度两方面考虑,得出了标靶配准的最佳位置范围。综上,本文对于三维扫描仪用于地面数字建模的实验结果及所提出的坐标转换残差改正模型,对于提高三维扫描点云数据的精度及促进其工程实际应用具有参考价值。
【关键词】：三维激光扫描 点云数据 残差改正 标靶配准
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P225.2
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 绪论7-13
• 1.1 研究背景和意义7-8
• 1.1.1 研究的背景7-8
• 1.1.2 研究的意义8
• 1.2 国内外研究现状8-11
• 1.2.1 国外研究现状9-10
• 1.2.2 国内研究现状10-11
• 1.3 论文研究的主要内容及技术路线11-13
• 1.3.1 主要研究内容11
• 1.3.2 技术路线11-12
• 1.3.3 论文结构安排12-13
• 2 三维激光扫描技术及相关软件13-24
• 2.1 三维激光扫描系统13-17
• 2.1.1 三维激光扫描仪的原理13
• 2.1.2 三维激光扫描仪的分类13-15
• 2.1.3 三维激光扫描点云的处理流程15-17
• 2.1.4 三维激光扫描系统的特点17
• 2.2 三维激光扫描技术的数据结构及相关软件简介17-24
• 2.2.1 三维激光扫描的数据结构17-19
• 2.2.2 Leica Scanstation C10三维激光扫描系统19-24
• 3 试验方案设计及数据预处理24-36
• 3.1 实验方案设计24-27
• 3.1.1 试验数据采集24-25
• 3.1.2 残差改正外业方案设计25-27
• 3.1.3 高程精度外业方案设计27
• 3.2 点云数据的预处理27-36
• 3.2.1 噪声去除28-30
• 3.2.2 点云数据滤波30-31
• 3.2.3 点云数据的拼接31-34
• 3.2.4 平滑、抽稀压缩34-36
• 4 三维地面模型的建立及误差分析36-53
• 4.1 三维激光扫描的平面四参数残差改正模型36-44
• 4.1.1 平面坐标转换过程36-37
• 4.1.2 坐标转换参数的计算模型37-38
• 4.1.3 坐标转换残差的计算与改正模型38
• 4.1.4 程序设计38-41
• 4.1.5 实例应用41-44
• 4.2 三维扫描数据的高程误差分析44-53
• 4.2.1 DEM的概述45
• 4.2.2 DEM数据的获取45-46
• 4.2.3 DEM的表示方法46-47
• 4.2.4 格网DEM的建立方法47-49
• 4.2.5 实例分析49-53
• 5 总结与展望53-54
• 5.1 总结53
• 5.2 不足与展望53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李滨;王汉顺;段奇三;廖子敬;;点云检测技术在高速公路边坡监测中的应用[J];城市勘测;2014年04期

2 葛晓平;赵海洋;;浅谈三维激光扫描技术在吴山石佛院造像中的应用[J];江西建材;2014年13期

3 姚吉利;马宁;贾象阳;韩保民;;光束法区域网平差的地面激光扫描多站点云自动定向方法[J];测绘学报;2014年07期

4 戚万权;;徕卡ScanStation C10导线测量方法在大型扫描项目中的应用[J];测绘通报;2013年06期

5 贺永兴;欧新良;匡小兰;;邻域特征在点云配准中的应用[J];计算机应用;2012年03期

6 张启福;孙现申;;三维激光扫描仪测量方法与前景展望[J];北京测绘;2011年01期

7 梁新合;梁晋;郭成;曹巨明;;基于自适应最优邻域的散乱点云降噪技术研究[J];中国机械工程;2010年06期

8 向娟;李钢;黄承亮;蒲玲媛;;三维激光扫描单点定位精度评定方法研究[J];海洋测绘;2009年03期

9 施贵刚;程效军;官云兰;李巧丽;;地面三维激光扫描点云配准的最佳距离[J];江苏大学学报(自然科学版);2009年02期

10 宋宏;;地面三维激光扫描测量技术及其应用分析[J];测绘技术装备;2008年02期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 卢华兴;DEM误差模型研究[D];南京师范大学;2008年

2 蔡润彬;地面激光扫描数据后处理若干关键技术研究[D];同济大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李志良;基于点云数据的真三维建模方法研究[D];太原理工大学;2014年

2 李现强;基于三维激光扫描技术的矿区数据采集及其模型构建的应用研究[D];东华理工大学;2013年

3 沈剑;三维激光扫描重建技术探讨与分析[D];东华理工大学;2012年

4 刘立强;散乱点云数据处理相关算法的研究[D];西北大学;2010年

5 高志国;地面三维激光扫描数据处理及建模研究[D];长安大学;2010年

6 汤杨华;三维GIS中海量空间数据可视化研究[D];长安大学;2009年

7 张凯;三维激光扫描数据的空间配准研究[D];南京师范大学;2008年

8 查正军;基于数字高程模型（DEM）的地形特征提取[D];同济大学;2007年

9 袁夏;三维激光扫描点云数据处理及应用技术[D];南京理工大学;2006年

10 戴静兰;海量点云预处理算法研究[D];浙江大学;2006年

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本文编号：1084980