[发明专利]一种地下空间测站式三维激光扫描点云配准的系统及方法

说明书

本申请涉及一种地下空间测站式三维激光扫描点云配准的系统及方法，属于测站式三维激光扫描点云的配准技术领域。本申请包括：数据获取模块,用于获取第一基线一个端点的三维坐标，以及第一基线一个端点到至另一个端点向量的方位角；点云获取模块，用于获取地下空间的点云数据；配准模块，用于根据数据获取模块获取的数据计算第二基线两端点的坐标，根据点云数据中第二基线两端点的坐标对地下空间扫描点云进行配准计算；通过此种设计达到对地下幽闭空间扫描点云进行配准的目的。

技术领域

本申请属于测站式三维激光扫描点云的配准技术领域，具体涉及一种地下空间测站式三维激光扫描点云配准的系统及方法。

背景技术

测站式三维激光扫描点云的配准，一般采用从测站的单次扫描点云中提取多个已知坐标的特征点，再利用点云配准软件进行配准计算。这些特征点的坐标可通过常规测量手段（全站仪或GPS RTK）来测量。

在利用三维激光扫描仪进行地下空间特别是地下幽闭空间的扫描时，常规测绘手段往往不能很好的适用甚至无法适用于地下空间内的点云特征点测量。为了实现对地下空间扫描点云的配准，就需要在地下空间的地面井口正上方增加地面测站，使地面测站的扫描点云与地下空间的扫描点云之间形成一定重复区域的点云覆盖，然后将地上测站的点云和地下测站的点云进行融合拼接，通过对地面测站点云的配准实现对地下空间点云的配准。

上述方式虽然可以实现对地下空间扫描点云的配准，但是由于每个地下测站都需要增加一次地面扫描，效率相对较低，无法实现一站式快速作业。并且，当地下空间距地面井口较深时，地面扫描时从井口上方扫描到的地下空间的部分点云和地下扫描时相同区域的点云之间的重叠部分可能非常稀疏甚至没有重合，难以进行高质量的点云拼接融合，使得这种方式的可靠性和效果存在较大的不确定性。

发明内容

为此，本申请提供一种地下空间测站式三维激光扫描点云配准的系统及方法，本申请中，通过确定第一基线的一端的坐标，以及第一基线一端到另一端的向量方位角，计算第二基线两端点的坐标，通过第二基线两端点的坐标对地下空间点云数据进行配准，通过这种方式，对于第一基线的长度以及第二基线的长度没有限制，即点云配准精度不受点云定向靶标长度的限制，且第一基线越长，方位角的精度越高，最终的点云配准的精度也就更高，解决了现有技术中点云配准时受第一基线以及第二基线长度限制，导致配准精度不够高的问题。

为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：

一种地下空间测站式三维激光扫描点云配准的系统，所述系统包括：

数据获取模块,用于获取第一基线一个端点的三维坐标，以及第一基线一个端点到至另一个端点向量的方位角；

点云获取模块，用于获取地下空间的点云数据；

配准模块，用于根据数据获取模块获取的数据计算第二基线两端点的坐标，根据点云数据中第二基线两端点的坐标对地下空间扫描点云进行配准计算。

进一步的，所述第一基线设置于倒置三脚架的升降中轴顶部并一同架设在地下空间的地面井口正上方，所述第二基线以及所述点云获取模块设置于倒置三脚架的升降中轴底部，所述倒置三脚架的底部通过地面井口垂直下降到地下空间内。

进一步的，所述第一基线以及所述第二基线互相平行，所述第一基线与倒置三脚架的升降中轴顶部存在交点，所述第二基线与倒置三脚架的升降中轴底部存在交点，且所述第一基线以及所述第二基线的四个端点位于同一铅垂面内。

进一步的，所述数据获取模块采用GNSS双天线定向仪，在第一基线的一端设置定位天线，在第一基线的另一端设置定向天线，所述GNSS双天线定向仪用于向配准模块发送定位天线相位中心的三维坐标以及定位天线至定向天线向量的方位角。

一种地下空间测站式激光扫描点云配准的方法，所述方法包括：

获取第一基线一个端点的坐标以及第一基线一个端点至另一个端点向量的方位角；