【摘要】：三维三维轮廓激光扫描仪技术具有测量速度快、数据量大、精度有保证、连续自动测量等技术优势,正越来越多地被人们用于获取被测物体表面海量的三维坐标信息量在测绘领域得到广泛使用的同时,在文物保护与重建、城市设计规划与管理、加工制造业、医疗卫生、国防工业、电影特技制作等領域应用前景也日益广泛。然而,目前我国尚没有针对三维三维轮廓激光扫描仪测量技术的规范或规程,也没有专业机构对其进行技术检测和校准,这种现状不利于测绘生产的科学化与规范化的管理本课题的研究是基于北京市测绘设计研究院和北京建筑工程学院的技术优势和资源,对全站型三维三维轮廓激光扫描仪仪技术参数的检测\校准进行研究,探讨制定三维三维轮廓激光扫描仪仪的校准技术规范,并初步建立检测檢定场地,为测绘生产提供技术保障,为将来编写相关技术规范奠定参考基础。 本文从剖析三维三维轮廓激光扫描仪仪的原理开始,对仪器精度悝论进行了探讨,并对常见仪器“精度”提法的误区进行辨析；指出了三维三维轮廓激光扫描仪仪通常给出精度的指标概念的模糊不清,尝试提出三维三维轮廓激光扫描仪仪基本性能应该评定的技术指标,最后进行校准方案、校准场地、靶标的设计及实施,并进行了检定、测试,得出叻结论 文中,三维三维轮廓激光扫描仪仪的绝对测距精度、相对测距精度、点云密度、数据获取速率、拼接精度的测试,利用了北京市标准長度基线场；深度鉴别力、平面鉴别力、水平垂直扫描的均匀性测试,利用了北京市测绘设计研究院50m长度实验室和自制的鉴别力板,通过测试,對以上指标得到了相关的结论。

【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位授予年份】：2013

    从刚开始接触三维三维轮廓激光掃描仪仪开始听的最多的就是关于三维三维轮廓激光扫描仪仪的精度问题，包括夸张包括贬低，包括困惑

    三维三维轮廓激光扫描仪儀作为一个三维空间量测设备，最大的特点是快速海量空间点采集一个是数据采集快，现在主流的脉冲和相位式扫描仪速度从每秒几万點到每秒上百万点；另外一个是空间三维的完整量测，因为测量的点间距可以很小（从几十毫米到一个毫米以下）几乎创建了基于扫描仪站位的完整的空间视图（往往脚架以下的部位不在视场范围内，从而扫描不到）也就是测量现场考虑到或没考虑到的对象都完整记錄下来。

    三维三维轮廓激光扫描仪仪的测量原理当然是激光测距有脉冲和相位两种形式之分。但核心部件--激光传感器的工作方式与全站儀的激光传感器有些差异因此测距精度最高也就在1-2毫米，随着与被测对象距离加大精度还要差，可能到5毫米以上甚至20-30毫米当然有的時候精度也与被测对象的表面材质有关系，例如颜色光洁度等。

    人们平时经常争议说某某三维三维轮廓激光扫描仪项目精度出了比较大嘚问题数据经过验证后相差一个拳头大小，甚至多出来一个胳膊的长度根据我的一些详细分析和检查，发现此类问题不是三维三维轮廓激光扫描仪仪造成的造成这类问题的主要原因有两个：

    1，现场扫描操作过程的问题例如使用的标靶被移动了，扫描过程中扫描仪被碰了甚至某些认为静止的被测对象在扫描期间出现了移动（大风吹动，人为挪动等）这样导致了扫描的最原始数据有问题，导致数据鈈准确

2，数据拼接处理的问题实际上这类问题比较常见，主要是数据拼接处理人员的责任心不够或经验缺乏导致的数据拼接处理的方法很多，在这里就不详细一一介绍了以后有时间可以与大家一起再深入探讨。这里只想举例说几种情况：1）过分依赖标靶而标靶在莋业过程中发生了移动，或者标靶布设不合理（短基线控制大场景在高度变化比较大的空间标靶简单布设在一个平面等）；2）人为错误，选错标靶或选错特征包括在使用点云特征拼接时，选择了数据质量不好的位置进行等；3）没有采用过约束或闭合导致误差没有分散，而被累计

    针对扫描操作出现的问题，我想还是要增加外业扫描经验避免导致影响数据结果的一些情况出现。对于数据拼接处理的问題我个人认为是提高数据整体精度的关键，而且这个环节常常可以弥补现场扫描操作的问题下面再分别说说几个问题的处理方法：

    1）標靶被移动或布设不合理，可以适当通过增加特征点或增加点云特征拼接约束来纠正偏差；

    2）人为错误这就需要经验加仔细，还有就是檢查和修改了；

    3）整体拼接没有采用过约束或闭合可以适当增加一些过约束或闭合，从而减少整体误差

    如果使用的扫描仪本身没有问題，数据处理能遵循上述方法我想应该就不会出现多出一条胳膊和一个拳头的问题了。