楊杲，王能順

基于VLP掃描儀的便攜式背包移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)研究

楊杲，王能順

（武漢濱湖電子有限責(zé)任公司，湖北武漢，430030）

為了建立數(shù)字化城市三維場(chǎng)景的快速自動(dòng)化采集，以及農(nóng)村偏遠(yuǎn)地區(qū)的三維模型，背包移動(dòng)建模測(cè)量系統(tǒng)采用背包結(jié)構(gòu)框架、背包箱體，高度模塊化設(shè)計(jì)、集成多種傳感器，實(shí)時(shí)完成載體的定位定姿數(shù)據(jù)、激光掃描數(shù)據(jù)以及CCD影像數(shù)據(jù)的綜合采集。利用后處理軟件對(duì)各種傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取載體的地理位置、坐標(biāo)和方位、建筑物的距離、高度或?qū)挾饶酥撂卣骶€實(shí)現(xiàn)目標(biāo)三維重建，便攜的背包測(cè)量使得三維建模無(wú)處不在。

便攜測(cè)量；背包系統(tǒng)；三維重建；傳感器

引言

背包移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)是近年興起的一種快速、高效、便攜的測(cè)繪技術(shù)。

背包移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)就是以激光掃描儀為主要傳感器的新一代移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。利用各種傳感器實(shí)時(shí)獲取目標(biāo)數(shù)據(jù)，利用后處理軟件自動(dòng)化對(duì)數(shù)據(jù)分類(lèi)，綜合目標(biāo)地物地理坐標(biāo)、方位、距離、高度、紋理及特征線，生成點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可快速實(shí)現(xiàn)地物的三維重建。

1 系統(tǒng)總體組成方案

系統(tǒng)通過(guò)集成GPS、IMU，獲取系統(tǒng)時(shí)間、背包位置與姿態(tài)，利用Veoldyne的VLP-16微型激光掃描儀獲取地物目標(biāo)幾何數(shù)據(jù)，采用面陣CCD相機(jī)獲取地物目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)，機(jī)械集成激光掃描儀、IMU、GPS、面陣相機(jī)、主控系統(tǒng)、供電于一體，以GPS時(shí)間為主線保證時(shí)間的同步和協(xié)調(diào)，通過(guò)相互間結(jié)構(gòu)關(guān)系解求所測(cè)目標(biāo)點(diǎn)絕對(duì)坐標(biāo)。配套后處理軟件、點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集軟件和圖像采集軟件。

2 數(shù)據(jù)處理及系統(tǒng)應(yīng)用

2.1 數(shù)據(jù)獲取與處理

激光獲取數(shù)據(jù)后存儲(chǔ)于微型工控機(jī)的硬盤(pán)內(nèi)，IMU、相機(jī)的數(shù)據(jù)位于CF卡。激光數(shù)據(jù)在采集時(shí)必須配合使用激光數(shù)據(jù)采集軟件VeloView。數(shù)據(jù)的處理分為數(shù)據(jù)解算和點(diǎn)云數(shù)據(jù)產(chǎn)生兩大步。

2.2 應(yīng)用

本系統(tǒng)可為城市規(guī)劃、城市部件測(cè)量、國(guó)土管理、應(yīng)急減災(zāi)、林業(yè)調(diào)查、海岸線調(diào)查、各種管線勘測(cè)、城市普查、公路鐵路供基礎(chǔ)測(cè)繪產(chǎn)品制作和專題信息調(diào)查，輔助科學(xué)決策，為三維數(shù)字城市建設(shè)與開(kāi)發(fā)，提供全流程的技術(shù)解決方案，為專業(yè)部門(mén)構(gòu)建三維數(shù)字城市提供信息化管理平臺(tái)。

3 結(jié)論與展望

背包移動(dòng)道路測(cè)量系統(tǒng)中的定位定姿參數(shù)，直接決定著后續(xù)數(shù)據(jù)處理成果精度水平。量測(cè)這些定位定姿參數(shù)應(yīng)當(dāng)遵循細(xì)心耐心的原則，保證它們的正確性。在利用這些定位定姿參數(shù)時(shí)，應(yīng)對(duì)它們進(jìn)行檢驗(yàn)，保證其正確性才能得到正確的結(jié)果。

當(dāng)然值得指出的是，雖然后處理工作中，能夠?qū)@些定位定姿參數(shù)加以修正使其接近正確值，但在實(shí)際作業(yè)中，應(yīng)盡量將這些定位定姿參數(shù)量測(cè)正確，減少后續(xù)它們檢驗(yàn)的工作量。

背包移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的研究處于起步階段，許多功能還不是特別完善，仍有許多問(wèn)題需要解決，有許多功能需要增加和完善。

需要進(jìn)一步研究的工作主要有：

（1）云測(cè)量工作站測(cè)圖、分析等功能還不完善，需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和完善。

（2）根據(jù)局部坐標(biāo)數(shù)據(jù)的自動(dòng)分類(lèi)。

（3）在分類(lèi)基礎(chǔ)上的自動(dòng)和半自動(dòng)建模。

（4）系統(tǒng)集成的小型化改進(jìn)。

[1] 譚德寶,張 煜,余 峰,吳星華,2012. 車(chē)載移動(dòng)基礎(chǔ)地理信息采集與三維建模系統(tǒng). 人民長(zhǎng)江出版社-2012年8期.

[2] 魏波,張愛(ài)武,李佑鋼,冀冀,王瑤,2008. 車(chē)載三維數(shù)據(jù)獲取與處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn). 《中國(guó)體視學(xué)與圖像分析》 2008年01期

[3] 李德仁,2006. 移動(dòng)測(cè)量技術(shù)及其應(yīng)用. 地理空間信息,4(4):1-5.

[4] 徐進(jìn)軍，張民偉,2007. 地面3維激光掃描儀：現(xiàn)狀與發(fā)展. 測(cè)繪通報(bào),(l):47-50.

[5] 張小紅,2007. 機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)理論與方法. 武漢：武漢大學(xué)出版社.

Research on Mobile Measurement System of Portable Backpack Based on VLP Scanner

YangGao Wang nengshun

（Wuhan Binhu Electronics Co., Ltd.Wuhan, Hubei，430030）

In order to establish a digitized city fast automated acquisition of 3D scenes, as well as remote rural areas of the three-dimensional model,car lifts laser modeling measurement system using the Backpack structure frame, backpacks bodyelectric rotating platform to integrate a variety of sensors, real time carrier positioning given the posture data, laser scan data CCD image data acquisition. Utilize post-processing software for processing the data of the various sensors, obtain vector location coordinates and azimuth, the distance of the building, the height or width and even the characteristics of the line to achieve the target three-dimensional reconstruction，Portable backpack measuring 3d modeling has everywhere。

Portable measurement system Bag System Three-dimensional reconstruction Sensor

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2019.03.025

P225

A

1672-9129(2019)03-0072-02

楊杲，（19820-），男，漢，湖北武漢人，碩士研究生，工程師，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。E-mail：2209282216@qq.com