文档介绍：34
测
绘
通
报
2011 年
第 11 期
文章编号: 0494-0911( 2011) 11-0034-03
中图分类号: P234. 4
文献标识码: B
基于地面三维激光扫描技术的路面测量与数据处理
1
1
1,2
( 1. 武汉大学测绘学院,湖北武汉 430079; 2. 河北水利水电勘察设计研究院,天津 300250)
Road Surface Surveying and Data Processing by 3D TLS
XU Jinjun,ZHANG Yi,WANG Haicheng
摘要: 针对专用软件对扫描点云数据进行数据处理的过程,提出应用距离控制和时间控制相结合的扫描方法。结果表明应用激
光扫描技术进行路面测量,可为道路的工程设计和竣工检验等提供详尽的几何信息,能够极大地提高工作质量和效率。
关键词: 激光扫描; 路面测量; 点云数据处理; 点云密度控制
一、引
言
测量每个激光脉冲的空间距离、水平角和天顶距,
并按式( 1) 的空间极坐标原理计算每个被测物体表
在道路的施工验收、竣工验收和复制中,常常
需要道路的详细信息,如局部路面平整度、重要路
段的路面起伏状况、坑洼点等。这都需要密集的路
面点来构成详细的实地地面模型来表现。
传统路面测量方法主要是采用全站仪和水准
仪测量路面特征点和特征线的三维坐标或者测量
规则划分的格网点坐标来表现路面的几何形状,但
事实上,在路面现场,仅凭肉眼难以发现特征线,而
格网划分容易漏掉特征信息。这种方法不仅效率
低下,而且受路面车辆影响较大,更重要的是容易
遗漏一些特征点和特征线。
地面三维激光扫描仪可以很好地完成上述任
面上的激光脚点的三维坐标,同时记录反射强度和
颜色信息。
务。它采用非接触式的测量方式,能在现场对被测
图 1
三维激光扫描仪测量原理及过程
物体进行高精度、高密度的快速扫描测量,直接获
得激光点所接触的物体表面的三维坐标、色彩信息
和反射强度———点云数据,在经过计算机处理后,
可快速重构出被测物体的三维模型及线、面、体、空
间等各种数据。本文介绍将 MENSI GS200 应用到
道路路面扫描测量中的测量过程、相关技术问题以
及解决方法。
二、地面三维激光扫描仪测量原理
在地面三维激光扫描仪系统内部,有一个固定
的空间直角坐标系统 OXYZ,通过 XOY 平面上的一
个反射镜和与之相垂直的另一个反射镜快速同步
而有序地旋转,引导激光脉冲发射体发出的窄束激
光脉冲依次扫过被测区域,如图 1 所示。系统同时
X = SSin θSin α
Y = SSin θcoS α( 1)
Z = ScoS θ
扫描过程为: 将扫描仪安全地架设好,连接好
扫描仪、计算机和电源; 在随机软件 PointScape 的控
制下,D 相机的影像可传递到电脑
屏幕上; 在电脑屏幕上选定扫描范围,确定水平扫
描间隔、垂直扫描间隔和扫描距离; 软件会根据这 3
个参数计算水平旋转镜步进角度ΔH 和垂直旋转镜
步进角度ΔV ,然后以该固定的步进角度在框选的
范围内进行扫描; 扫描数据通过串口线