三坐标保养

三坐标

针对标靶扫描、全站仪辅助等因素造成扫描作业过程的复杂繁琐，提出了集成RTK的三维激光扫描技术测量地形的整体方案。采用网络RTK同轴同步测量扫描站坐标；两级拼接策略：地物点粗拼接与基于面搜索的ICP准确配准；采用测块四角或周边RTK点进行点云准确定向；采用自主研发的点云测图平台进行地形测绘。通过几种典型地形的实验验证，该方案使得扫描作业效率提高了约5倍，与现行全野外数字测图方法比较，作业效率提高了约3倍。基于全站仪的全野外数字测图方法仍是1∶500大比例尺地形测绘的主流方法，随着测图软件的不断更新，该方法的内业制图效率得到较大提升，但是外业仍需投入大量人力跑尺采点。三维激光扫描技术是测绘领域的高新技术，获取的数据由点云和影像组成，不仅记录了扫描对象的坐标数据和尺寸信息，更能自动记录其拓扑与纹理信息，使得传统点测量向“形测量”转化[1]。与传统测量手段相比，三维激光扫描技术具有不用照准部、扫描作业自动化、数据记录自动化、获取的数据信息丰富等特点[2]，已应用于古建筑测绘、虚拟现实、变形测量、林业调查等领域。文献[3-12]尝试采用三维激光扫描技术代替传统全野外数字测图方法，以减轻测量人员的外业工作强度，但是这些实验普遍存在作业面积小，精度评定点数少等特点，不具说服力，代表性不强。

虽然三维激光扫描仪单测站采集数据精度高、速度快，但是要获取完整的地形点云数据，则需多站扫描拼接。文献[3-12]的三维激光扫描仪测量地形的作业方法，采用全站仪或GPS-RTK进行控制测量、布设并测量标靶，准确扫描标靶，基于标靶进行内业测站间拼接和坐标转换，从而得到大地坐标系下地形的点云数据，效率低、工作量大，仅在精细地形测绘[8-9]、地物单一的矿山地形测绘[3，6，10]、难及区域的地形测绘[5，11]等方面得到了尝试应用。

造成三维激光扫描作业过程复杂繁琐，制约了其在地形测量方面推广应用的主要因素有:

(1)标靶：布设标靶、测量标靶、扫描标靶、回收标靶、内业提取标靶等一系列针对标靶的操作[3-11]，使得每测站耗时估计增加约5min。

(2)全站仪：采用全站仪布设导线[8]，然后测量标靶，使得每测站平均增加至少3min。

(3)对中整平：在控制点上布设扫描测站，要求对中整平，三坐标保养，使得每测站耗时增加1～2min[3-8，12]。

(4)三脚架: 采用三脚架固定仪器，测站转站时，为保护扫描仪需关机，三坐标搬迁，下一站重新开机并初始化，使得作业时间增加至少2min[3-12]。

(5) 测图软件: 多种软件组合使用，三坐标价格，缺少专业的基于三维点云的地形测绘软件[4-12]。

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三坐标动态性能对扫描的影响

动态性能障碍

      三坐标测量机的动态性能制约着测量机高速扫描的测量精度，妨碍了扫描的高速化。

     扫描测量不同于触发式测量，测量机在整个过程中都要承受惯性负载，其动态性能比其静态性能更加重要。这种惯性负载会导致测量机结构变形，而且这种变形很难预测。

     传统的扫描系统是通过降低移动速度来满足扫描精度要求的，奉节三坐标，这是对检测效率，也是动态性能障碍的一种折中方法。

动态误差

      扫描会产生惯性力，如果不对这个惯性力进行修正，将引起测量误差。

     在测量离散点时，惯性力的影像并不显著，但是在扫描时，加速度和由此产生的惯性负载的影响就显现出来。随着速度的提高，加速度也会增大。事实上，加速度增加得更快、在典型的曲线扫描轨迹上，加速度变化的速率是速度变化速率的平方。

     在低速情况下，惯性力影响是可忽略的。那些没有任何形式动态补偿的传统扫描系统只能在这个低速区域工作。如果速度提高，动态里迅速成为影响系统测量性能的主要因素。而大部分三坐标测量机都是用在生产环境中，测量时间是非常重要的。如果能够更快速的完成测量，其优势是非常明显的。

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