检校场地物组成对LIDAR检校精度的影响研究.pdf

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1、应用研究检校场地物组成对LIDAR检校精度的影响研究张良桥龙晶徐巍渊荆门市规划勘测设计研究院袁湖北荆门448000冤摘要院机载激光雷达渊LIDAR冤是当前一种比较流行的测量技术手段袁其优势是数据获取方式由人工单点数据获取变为连续自动数据获取袁且能不受天气条件限制全天候对地观测遥LIDAR系统是由多种设备组合而成的袁因此在使用之前需对这些设备进行校正遥目前大多数是针对LIDAR系统数据误差的校正袁很少对校正场地要求进行分析袁本文将从检校场地地物的组成袁对LIDAR数据的检校精度的影响进行研究遥关键词院LI

2、DAR曰检校精度中图分类号院P231文献标志码院A文章编号院1674要3024渊2014冤9要151要021误差来源3.1作业流程选择具有不同地物组成的场地进行LiDAR系统检校数据获1.1激光测距误差取袁比较不同地物组成对检校结果的影响袁设计思路如为院特征地激光测距主要的误差有三类院渊1冤激光脉冲装置误差袁传感器物寅设计航线寅数据获取寅数据分析寅得出结论遥激光信号发射与接收不平行袁震动误差等曰渊2冤大气折射误差袁受3.2场地选取到大气层和脉冲波长影响曰渊3冤反射面相关误差遥选择一块检校试验场地袁试验场

3、地中包括平坦公路尧较平坦1.2DGPS定位误差土路尧草地尧树木尧尖顶房屋尧平顶房屋等尽可能多样的地物类型遥DGPS定位误差包括接收机钟差和卫星钟钟差尧整周模糊度3.3航线设计是否正确尧多路径效应以及相位中心不稳定等方面遥GPS定位误航线需要满足的要求院渊1冤垂直于道路方向袁并且异向重叠的差不容易消除或模型化袁而且误差较大袁而且随着观测环境的变两条航带曰渊2冤垂直于尖顶房屋的屋脊线袁异向重叠的两条航带曰化而不断变化遥渊3冤垂直于尖顶房屋屋脊线方向袁平行同向重叠的两条航带曰渊4冤平1.3扫描角误差行于道路方

4、向的两条航线遥在实际应用中袁扫描角误差是由于电机的不规则转动或震动航测数据采集过程中需要注意的几项院渊1冤保证检校飞行与引起的袁一般扫描测距的视场角范围不是太大袁约为30毅~60毅袁通测区飞行一致曰渊2冤可以用GPS沿道路布设检查点袁且检查点需分常扫描电机的非匀速转动袁会引起扫描角误差遥布在高程变化不大且明显的位置渊例如学校操场冤遥1.4安置角误差在激光雷达测量系统设备安装过程中不能严格的保证平行袁4数据分析而且随着时间的变化尧飞行倾斜以及设备本身的重量等的影响袁4.1侧滚角误差分析安置角也会随之发生改

5、变袁存在三个角度误差袁即侧滚角误差分别对小土路尧草地尧平直公路进行检校试验袁截取的三种地渊Roll冤尧俯仰角误差渊Pitch冤和航偏角误差渊Heading冤3个方向的定物的激光剖面如下图袁图2尧图3尧图4遥向误差遥2安置角检校2.1安置角检校原理图2小土路进行Roll值检校Lidar系统校准方法数学模型如公式渊1冤所述遥XX吟xlx蓸Y蔀越蓸Y蔀+R旋转窑蓘蓸吟y蔀+R安全误差窑蓸ly蔀蓡渊1冤吟zlzZ大地坐标Z飞机坐标激光数据图3草地进行Roll值检校2.2侧滚角误差侧滚角是由于惯性测量系统与激光扫

6、描系统之间绕旁向方向的角度安置误差袁由于飞行过程中会受到侧滚角误差的影响袁飞机在异向重叠飞行过程中会出现明显的侧滚角误差袁扫描后会图4平直公路进行Roll值检校得到两条交叉型的点云条带遥由图2尧图3尧图4表明袁小土路一般不长袁且局部可能会出现2.3俯仰角误差地形起伏袁较难实现两条土路的较好吻合袁草地区域表面粗糙袁激俯仰角是惯性测量系统与激光扫描系统之间绕航向方向的光反射比较分散袁更难以实现检校袁平直公路具有较高的激光反角度安置误差袁若飞行过程中存在俯仰角误差袁对向飞行的两条射率袁地形相对平坦袁受Pitc

7、h和Heading误差的影响较小袁较易实相邻航带扫描后得到的数据袁同一地物点就会提前或延后出现袁现Roll值的检校遥在平地上飞行方向相反地同一航线上的同一位置不会有高程的综上所述袁人工修建的较宽较长且平直的公路最适于Roll值差异袁而在树木或尖顶房屋飞行方向相反的同一航线上会有高程的检校遥的差异遥4.2俯仰角和航偏角误差分析2.4航偏角误差分别对高程起伏较大的独立地物进行数据分析袁这里取独立树和形状不同的屋顶进行校准试验袁下图5尧图6为截取的独立树航偏角是惯性测量系统与激光扫描系统之间垂直于航向方和屋顶

8、的剖面遥向的角度安置误差袁航偏角误差会影响物体的形状也会改变扫描物体中心的位置袁航偏角偏移会使飞机左侧或右侧的点提前出现袁会产生航偏角误差袁在检校过程中袁如果取两条平行相邻的同向航线从地物的左右两侧飞过时袁可以得到该点坐标沿飞行方向的水平位移遥图5树木进行Pitch尧Heading值校准3检校流程渊下转第155页冤2014年第9期建筑建材装饰151应用研究漏电火灾报警系统的探测器应当安装在末端的配电箱处袁便于对故障线路的检测对故障点的判断遥