[發明專利]基于激光束法區域網平差的多站點云整體定向方法

有效

• 申請號: 201410289139.2
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN104019765A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 姚吉利;張大富;劉科利;馬寧;賈象陽;徐廣鵬;李彩林;郭寶云
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于激光束法區域網平差的多站點云整體定向方法，其特征在于采用以下步驟：

1)每個掃描站布設3個以上標靶，相鄰掃描站最少有兩個公共標靶，用GNSS或全站儀測定每個標靶中心的工程測量坐標系坐標,將各掃描站和在掃描站上能觀測到的球形定向標靶連線，構成區域網；

2)在每個掃描站上對地物進行普通空間分辨率的粗掃描，對球形定向標靶進行高空間分辨率的精掃描，并將每個掃描站上粗掃描和精掃描的點云合并，形成各掃描站原始點云，并建立原始點云的空間索引；

3)獲取球形定向標靶表面上的點云，用球面擬合法計算出標靶在各掃描站掃描儀坐標系中的坐標；

4)整理區域網平差信息，這些平差信息包括球形標靶中心工程測量坐標系坐標、掃描儀坐標系坐標、掃描站個數、激光束個數和公共標靶個數，其中激光束是指掃描儀射向球形定向標靶的激光束，公共標靶上的激光束稱為同名激光束；

5)每個標靶先列立一組激光束的誤差方程，如果該標靶是N個掃描站的公共標靶，則要再列立N-1組約束方程，上述方程構成全區域法方程，用測量平差概括模型統一解算所有掃描站的定向參數；

6)點云定向的精度用內符合精度和外符合精度來評定；

7)將各站點云坐標轉換到工程測量坐標系，實現多站點云整體定向。

2.根據權利要求1所述的基于激光束法區域網平差的多站點云整體定向方法，其特征在于：步驟2)中原始點云的空間索引建立為：給點進行編碼，編碼由8位數字構成，前4位為點云環號，點云環就是由到掃描站距離在一定范圍內的點所構成的點云，點云環寬度為1m，大于球形標靶的直徑；編碼后4位表示扇形區號，扇形區號是將點云環按等距離分區，等距離指的是扇形的內弧的長度與點云環的寬度相等，這樣就使離掃描站不同距離的扇形區的大小基本一致。

3.根據權利要求1所述的基于激光束法區域網平差的多站點云整體定向方法，其特征在于：步驟5)中對于單標靶只列1組誤差方程，公共標靶先列1組誤差方程，再列N-1組約束方程；設S為掃描儀中心，S在工程測量坐標系中的坐標t＝(X_S,Y_S,Z_S)^T，設T為標靶中心，T在工程測量坐標系和掃描坐標系中的坐標分別為M＝(X,Y,Z)和m＝(x,y,z)，設姿態參數構成的旋轉矩陣為R，則單標靶可列的誤差方程為M＝t+Rm；若上述單標靶是N個掃描站的公共標靶，其約束方程為t₁+R₁m₁＝t₂+R₂m₂＝…＝t_N+R_Nm_N＝M，式中m_i(i＝1,2,…,N)為該公共標靶在N個掃描站掃描坐標系的坐標，t_i(i＝1,2,…,N)和R_i(i＝1,2,…,N)為各掃描站的定位參數和旋轉矩陣。

4.根據權利要求1所述的基于激光束法區域網平差的多站點云整體定向方法，其特征在于：步驟6)中的內部符合精度是用掃描站內能觀測到標靶的坐標轉換誤差計算的精度，分為高程內部符合精度和平面內部符合精度，外部符合精度是用各掃描站之間的標靶的坐標轉換誤差計算的精度，分為高程外部符合精度和平面外部符合精度，其中坐標轉換誤差指的是用點云定向參數和標靶掃描坐標計算的標靶工程測量坐標與標靶測量的工程測量坐標之差；高程內部符合精度計算公式為式中Δ_Zij為掃描站內的任意兩個標靶高程轉換誤差之差，n是Δ_Zij的個數；平面內部符合精度計算公式為

式中Δ_Xij、Δ_Yij分別表示掃描站內的任意兩個標靶X方向和Y方向的坐標轉換誤差之差，n是Δ_Xij的個數；高程外部符合精度計算公式為

式中Δ_Zij為一個站標靶高程轉換誤差之差，n是Δ_Xij的個數；平面外部符合精度計算公式為式中Δ_Xi_j、Δ_Yij分別表示某站標靶與其它掃描站標靶在X方向和Y方向的坐標轉換誤差之差，n是Δ_Xij的個數。