[发明专利]一种激光扫描测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于激光扫描测量技术领域，更具体涉及一种激光扫描测量的方法，同时还涉及一种激光扫描测量的装置，它适用于机载、车载移动搭载平台通用的超小型激光扫描测量。

背景技术

激光扫描测量系统是一种集激光扫描、全球导航卫星系统和惯性导航系统等多种技术于一身的多功能传感器系统。激光扫描测量技术仅需布设少量的地面基站与地面控制点，即可实现三维地表信息的快速、高精度采集，成果精度满足公路定测与施工图设计的高精度要求，代替人工断面测量，大幅缩短工程测设周期，减少野外工作量，是一种经济可行的、易于实施的先进技术手段。

目前有各种车载、机载激光移动测量手段均能满足公路交通建设的精度需求，但从实际应用情况来看，现有机载、车载激光扫描测量装置多存在设备体积较大、重量较重、售价昂贵等特点，而且搭载平台相对单一，不能实现机载、车载移动搭载平台通用，适用性相对较差。

因此，现有激光扫描测量装置及方法还有待于更进一步的改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有激光扫描测量装置及方法的不足，本发明的目的是在于提供了一种激光扫描测量的方法，方法易行，操作简便，能够快速高效地进行三维激光扫描和数码影像采集与数据处理，成果精度高。

本发明的另一个目的是在于提供了一种激光扫描测量的装置，结构简单，使用方便，轻便易携带，能搭载在直升飞机、无人机或汽车移动平台上的超小型通用一体化激光扫描测量装置，在确保测量精度的同时，提高了激光扫描测量装置的适用性、方便性。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术方案：

一种激光扫描测量的方法，其包括以下步骤：

A、利用外置计算机完成激光扫描测量的各种参数设置，通过中心控制单元对激光扫描仪、惯性测量装置、差分全球导航卫星系统和高分辨率数码相机进行系统初始化；

B、采用差分全球导航卫星系统和架设在地面基站的全球导航卫星系统信号接收机同步而连续地观测全球导航卫星系统卫星信号，实时测定激光雷达信号发射参考点空间位置，并实时记录全球导航卫星系统卫星在每秒钟起始时刻发出的同步秒脉冲信号；

C、采用惯性测量装置实时测定激光扫描测量装置的主光轴姿态参数，即俯仰角、侧滚角和航向角；并与差分全球导航卫星系统的定位数据一起构成组合导航数据，实现对激光扫描数据和高分辨率数码影像数据的精确定位；

D、采用激光扫描仪发射并接收激光脉冲信号，进行激光测距和记录反射激光强度信息；

E、采用高分辨率数码相机对地面的地物、地貌进行定距离实时拍摄；

F、利用外置计算机动态显示激光扫描测量装置的系统状态数据和实时采集数据，进行激光扫描测量的实时监控；

G、利用相关数据后处理软件，完成激光扫描测量装置采集的全球导航卫星系统测量数据、惯性导航测量数据、激光扫描数据、高分辨率数码影像数据的处理和数字产品生成。

一种激光扫描测量装置，该装置包括激光扫描仪、惯性测量装置、差分全球导航卫星系统、高分辨率数码相机、中心控制单元和电源单元。其特征在于：用于发射并接收激光脉冲信号进行激光测距的激光扫描仪通过压接式连接器与中心控制单元相连，用于实时测定激光雷达信号发射参考点空间位置并提供秒脉冲信号用于不同数据源观测值之间时间同步的差分全球导航卫星系统包括天线和信号接收机，天线通过反极性连接器分别与信号接收机、激光扫描仪、惯性测量装置和高分辨率数码相机相连，用于实时测定激光扫描测量装置主光轴姿态参数的惯性测量装置通过通用串行总线与中心控制单元相连，用于获取地面数字影像的高分辨率数码相机通过通用串行总线与中心控制单元相连，用于电源转换与存储的电源单元通过魏德米勒连接器与中心控制单元相连，电源单元同时通过申泰连接器分别为激光扫描仪、惯性测量装置、差分全球导航卫星系统和高分辨率数码相机提供电源供应；用于提供激光扫描仪、惯性测量装置、差分全球导航卫星系统和高分辨率数码相机通信接口与数据链路控制的中心控制单元通过局域网接口与外置计算机相连。

所述的激光扫描仪为脉冲激光扫描仪，包括激光发射器、接收器、时间间隔测量装置、传动装置和计算机，用于测定激光雷达信号发射参考点到地面激光脚点间距离和反射激光强度信息。所述的激光扫描仪通过压接式连接器与中心控制单元相连用于信号传输和数据交互，通过反极性连接器与差分全球导航卫星系统的天线相连用于接收秒脉冲信号用于后数据处理时的时间同步；