一、项目需求

实施单位:武汉海达数云技术有限公司

项目单位:广东国土测绘院现场踏勘

测试区域:广州市天河区广州大道北五仙桥28号

项目要求:

1.采集测绘院特征点坐标,要求特征点要固定,至少有三个面确定一个点

2.特征点周围不能有车辆、树木等,以防被严重遮挡,无法采集到有效数据

3.要求靶纸清晰,无严重磨损,与墙面面颜色反差较大,便于识别

4.要求特征点、靶纸均匀分布在整个测区

坐标系选择:坐标系采用WGS84,控制点坐标为经纬度坐标。

硬件设备:

1. HS650三维激光测量系统一套

2.全站仪 一套

配套软件:

1.HD_3LS_SCENE软件

2.HD PtVector软件

激光雷达扫描仪用于量尺寸(HS系列三维激光扫描仪在城市小范围地形测绘中的应用)(1)

图2:HS系列高精度三维激光扫描仪

三、精度验证方案

(一)精度验证比对方法

以全站仪实测坐标为基准,与三维激光扫描系统获取的激光点云中提取的坐标比对,统计其精度。

(二)精度验证测试实施

1.测试人员

测试人员共4人,分别为工测队、海达数云各2人。

2.查勘待测地段

根据测试场地的要求,进行现场踏勘。本次踏勘范围为广州市天河区广州大道北五仙桥28号。

3.测站架设地点

本次测试的范围为整个测绘院。该区域楼房过密,树木过高,影响部分点云质量,增大外业工作量。

激光雷达扫描仪用于量尺寸(HS系列三维激光扫描仪在城市小范围地形测绘中的应用)(2)

图3:基站架设位置选取

四、外业数据采集

(一)点云采集

采集1号站和2号站的点云数据,为了将两站点云数据拼接在一起,要求两个测站之间至少要有四个同名点。为了使靶纸在点云上判读起来更清晰要控制在25M以内。根据现场反射材质设置,扫描头旋转频率300KHz,垂直分辨率为: 0.0001°、水平分辨率为: 0.0001°。

(二)标线特征点坐标采集

用全站仪打点,采集特征点,要求是便于识别的建筑物的顶点或靶纸中心点。

激光雷达扫描仪用于量尺寸(HS系列三维激光扫描仪在城市小范围地形测绘中的应用)(3)

图4:靶纸点采集

(三)精度分析与对比

1.坐标提取

在HD_3LS_SCENE海达三维激光点云处理软件中,提取相应特征点的坐标,将全站仪坐标和点云坐标录入Excel对比分析xyz方向差值及三维距离,并分析均方差。

激光雷达扫描仪用于量尺寸(HS系列三维激光扫描仪在城市小范围地形测绘中的应用)(4)

图5:现场灰度图

激光雷达扫描仪用于量尺寸(HS系列三维激光扫描仪在城市小范围地形测绘中的应用)(5)

图6:现场点云图

激光雷达扫描仪用于量尺寸(HS系列三维激光扫描仪在城市小范围地形测绘中的应用)(6)

图7:全站仪测点与点云叠加

2.绘制地形图

在HD PtVector软件中绘制整个测绘院的地形图,并量测对应两点间距对比点云间距,判定精度。

激光雷达扫描仪用于量尺寸(HS系列三维激光扫描仪在城市小范围地形测绘中的应用)(7)

图8:在点云中绘制地1:500形图

激光雷达扫描仪用于量尺寸(HS系列三维激光扫描仪在城市小范围地形测绘中的应用)(8)

图9:在点云中测距示意图

激光雷达扫描仪用于量尺寸(HS系列三维激光扫描仪在城市小范围地形测绘中的应用)(9)

图10:在点云中测距示意图

激光雷达扫描仪用于量尺寸(HS系列三维激光扫描仪在城市小范围地形测绘中的应用)(10)

图11:在CAD中测距示意图

3.精度对比(示例)

由上图可知,院部大楼的宽度(靠篮球场一侧)在点云中的距离为7.9267m,在CAD中量测1:500地形图中量测的距离为7.9167m。两者的差距为1cm完全满足精度要求。

依据点云绘制地形图时存在的误差主要来自以下几个方面:

拼站误差:扫描整个测绘院时不可能一站就能扫描完所以必须拼站。要考虑到测站之间要通视、至少需要四个同名点均匀的分布在整个测区,所以无法避免该误差。

选点误差:不同的内业人员在依据点云解译地物时会有不同的判断,但通过点云放大镜后不会差别很大,客观真实的反映该项误差很有必要。

选择误差:在绘制CAD地形图时量测两点之间的距离和在点云中选择点间距也会有差异,所以也无法避免。

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