[發明專利]一種用于數字城市建設的移動空間信息獲取裝置和方法

有效

• 申請號: 201410428898.2
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN104180793A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 王晏民;郭明;呂書強;魏冠楠
• 申請（專利權）人: 北京建筑大學
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G01B11/24
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 史霞

技術領域

本發明涉及三維激光掃描技術領域，具體地涉及一種用于城市小型街道的移動三維激光掃描系統和方法。

背景技術

當前，“數字城市”已經被廣泛運用于城市規劃設計、建筑景觀模擬、通信基站布網設計等領域，其中數據采集是“數字城市”的關鍵。

目前對于“數字城市”的數據采集主要分為地面和空對地兩種方式?？諏Φ氐挠^測手段主要集中在機載、星載的高分辨率、高光譜和雷達，它可以大范圍、高效率的采集地面數據，不過該方式對于樹木、建筑物遮擋，建筑物立面等數據無法正常采集。地面觀測恰好可以彌補空地觀測的這種不足，適時的采集建筑物立面及易被障礙物遮擋信息，與空對地采集數據形成有效互補，共同構建“數字城市”空間三維模型。地面數據采集常用方式既采用三維激光掃描儀，在短時間內采集大量點云數據構建建筑物模型。在實際工程中，常用到固定式三維激光掃描系統和車載式三維激光掃描系統兩種類型。固定式三維激光掃描系統一般用在小范圍特定場所的數據采集，不過其對于大規模城市空間及小型街道數據采集就顯得效率較低。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種用于數字城市建設的移動空間信息獲取裝置；

本發明的另一目的是提供一種用于數字城市建設的移動空間信息獲取方法；本發明解決了對小型街道或較窄的胡同、社區等區域進行便捷數據采集的問題，同時解決了對采集后的數據處理以較快得到物體三維模型的問題

本發明提供的技術方案為：

一種用于數字城市建設的移動空間信息獲取裝置，包括：

移動載體；

激光掃描儀，所述激光掃描儀的激光發射方向垂直于所述移動載體且水平射向所述移動載體前進方向的右側；該激光掃描儀為二維激光掃描儀，采集待測物體除移動載體行進方向(Y軸)外的另外兩個方向(X、Z)方向的數據，包括空間大地坐標等數據。

定位定向系統，其包括相互連接的GPS系統和慣性導航系統，所述慣性導航系統設置于所述激光掃描儀的左側，所述GPS系統用于采集移動載體的地理坐標信息，所述慣性導航系統用于采集移動載體的數據、姿態數據和加速度數據；

數據采集系統，其設置在所述移動載體中，所述數據采集系統與所述激光掃描儀和定位定向系統連接，所述數據采集系統用于讀取和處理所述激光掃描儀和定位定向系統采集的數據以建立物體的三維模型；以及

承載板，其包括一第一板體和一第二板體，所述第一板體水平固定在所述移動載體的頂部，所述第二板體垂直固定于所述第一板體上，所述第一和第二板體均由合金鋼板制成；

其中，所述慣性導航系統固定在所述第一板體上，所述激光掃描儀固定在所述第二板體的外側。

優選的是，所述的用于數字城市建設的移動空間信息獲取裝置，還包括：

CCD相機，其設置在所述移動載體頂部，所述CCD相機與所述數據采集系統連接，所述CCD相機用于采集待測物體的紋理數據。

優選的是，所述的用于數字城市建設的移動空間信息獲取裝置中，所述GPS系統包括：

GPS移動站，其設置在所述第一板體上；

GPS基準站，其固定架設在待測區域周圍無遮擋地段，GPS基準站通過電波信號與GPS移動站交互數據。。

優選的是，所述的用于數字城市建設的移動空間信息獲取裝置中，所述數據采集系統為移動工作站。

一種用于數字城市建設的移動空間信息獲取方法，包括：

步驟一、利用GPS的秒脈沖信號對一種用于數字城市建設的移動空間信息獲取裝置進行時間同步，然后利用所述裝置在待測區域內移動以獲取待測物體的空間信息；

步驟二、首先利用空間配準方法將激光掃描儀和定位定向系統采集的每一點的數據都轉換到一統一的空間下，然后結合時間配準方法結算出每一點的三維坐標，從而生成待測物體的三維點云數據，其中時間配準方法包括如下步驟：以所述步驟一中的時間同步信號為基準，以時間信息為依據，將定位定向系統的采集數據通過內插處理與激光掃描儀的采集數據進行配準，將激光掃描儀采集的物體的二維數據按照定位定向系統采集的地理坐標數據整合而結算出每一點的三維坐標；