專利名稱：一種聯(lián)系gps定位和三維激光掃描儀測量的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種縣GPS定位和三維激光掃描儀測量的方法及其體，尤其適
用于確定被測物體的三緞樹 1糧。
背景技術(shù)：
目鵬高層建筑、橋梁等方面的z鄉(xiāng)監(jiān)測中，常常4頓三維激光掃描儀測量獲
取目,的三維娜信息。但是，ailH維激光掃描儀獲取的爐信息，是在機(jī)器
坐標(biāo)系(一種相對坐標(biāo)系)下的一種相對^g信息，因此需要將三維激光掃描儀測
量獲得的相對信息轉(zhuǎn)賠統(tǒng)一坐標(biāo)系中；在地鵬境不穩(wěn)定的情況下，控制點(diǎn)會隨 著地面的變動 動，例如在礦區(qū)的娜監(jiān)測中，控制點(diǎn)會因?yàn)榈叵碌牟蓜佣l(fā)生位 移，^#會導(dǎo) !懂結(jié)果發(fā)生偏差，因lt斑需要定量獲^^制點(diǎn)的z娜量。目 前，還沒有用預(yù)決戰(zhàn)問題的方法及其體。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的^lf共一種方法簡單，結(jié)構(gòu)合理，測量精度高的縣 GPS定位和三維激光掃描儀測量的方法及其驢。
駄方案本發(fā)明的縣GPS定位和的三維激光掃描儀測量的方 戰(zhàn)
a. 將縣GPS定位和的三維激光掃描儀測量的驢固定于三腳架上，分別在 至少三個健處架設(shè)，辨；
b. 旋轉(zhuǎn)覘+^fi的轉(zhuǎn)盤，使兩個覘標(biāo)對mH維激光掃描儀的掃描方向；
c. 用三纟t激光掃描^J"準(zhǔn)鵬示的耙A汩描—次，旋轉(zhuǎn)鵬^S 180。，對覘標(biāo) 再掃描一次，取兩次掃描的均值，以消除橫軸的水平誤差；MH維激光掃描儀測 量確定兩覘標(biāo)耙心的相對坐標(biāo)不、％2，取均tt^算出覘豐^g幾何中心的相對坐
d. 待GPS接收機(jī)靜態(tài)定g，確定覘豐^g幾何中心的WGS-84坐標(biāo)B和精度， 解算出相對坐標(biāo)^向WGS-84坐標(biāo)X丑轉(zhuǎn)換的#|^程C;
e. 用三纟t激光掃描totMiJ物^3描獲取相對坐標(biāo)J^ ， Mil參lfc^禾呈C轉(zhuǎn) 滅WGS-84坐標(biāo)系下的坐標(biāo)A,，作為三維激光掃描儀每次測量的轉(zhuǎn)換難；
f. 艦在多期測飾獲得的坐標(biāo)；，確定被測物體的三維樹^i量。 戶;f^l31在多期測Sff獲得的坐標(biāo)J^,為2 3期。本發(fā)明的縣GPS定位和三維激光掃描儀測量的驢，包括鵬，設(shè)在ffi上
的覘f^s，鵬^fi上設(shè)有管水準(zhǔn)器，皿上設(shè)有圓水準(zhǔn)器，戶;M的覘f^g包
括固定^ffl上的^:軸，^ :軸上設(shè)有與軸承相配合的轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤的外纟^tf爾 設(shè)有兩個插孔孑L^，兩個插孔孑L^內(nèi)各設(shè)有一個由鎖緊螺釘固定的覘標(biāo)，3承軸的 上方設(shè)有安裝GPS接收機(jī)的連接桿。
有益效果:OT覘t^S將GPS靜態(tài)定位獲取的WGS-84坐標(biāo)弓I AH維激光掃 描儀測量，作為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的控制，ffl31求得的轉(zhuǎn)換方程實(shí)lH維激光掃描儀的三維 艦?zāi)萂測的方法，配合主要由艦覘^S和體GPS接收機(jī)的連接桿構(gòu) 成的^S，將GPS定位和三維激光掃描儀測量g皿，有效地用于高層自、橋 梁的娜監(jiān)測等方面。M3i^接GPS接收機(jī)，確定i^a幾何中心的WGS-84坐標(biāo);
MH維激光掃描儀測a^,的鵬示確定^g幾何中心在相對坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；
iffil^^S幾何中心的WGS-84坐標(biāo)湘相對坐f，算出相對坐標(biāo)系向WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn) 換的參數(shù)方程；三維激光掃描儀獲取的相對坐^taJ^參數(shù)方程轉(zhuǎn)換成WGS-84 坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。M31在多期觀測中的，，實(shí)HH維激光掃描iE維^^^^精 確測量。本對去不需做專門的控制點(diǎn)，^i^^F就可以ft^g的幾何中心作為控 制點(diǎn)，將GPS定位和三維激光掃描儀測量有效結(jié)^^。根據(jù)GPS接收機(jī)的相位中 心和覘標(biāo)中心的幾何條件，解算出^S幾何中心的WGS-84坐標(biāo)，作為三維激光掃描 儀每次測量的轉(zhuǎn)換難，同時，后期的測量結(jié)果不會因?yàn)榭刂泣c(diǎn)的變動而穀膨響。 可用于工程測量、^t研究，也可用于實(shí)踐教學(xué)訓(xùn)練，為工礦企M民用建鵬決 工程實(shí)際問題，其結(jié)構(gòu)緊湊合理，方法簡單，操作、攜帶方便，在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具 有廣泛的實(shí)用性。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主視圖。 圖2是圖1的A-A剖面俯視圖
圖中WPS接收機(jī)，2-連接桿，3-覘標(biāo)，4-鎖緊螺釘，5-管水準(zhǔn)器，6-沉頭 螺釘，7-魏軸，8-軸承蓋，9-軸承，10-轉(zhuǎn)盤，11-腳螺旋，12-±/^, 13-下底 座，14-圓水準(zhǔn)器。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實(shí)施例作進(jìn)一步描述
本發(fā)明縣GPS定位和三維激光掃描儀測量的方法將麟GPS定位和的三維 激光掃描儀測量的體用螺栓安置至IJ三腳架上(GPS"Global Positioning System的 縮寫，意即，定M統(tǒng))，同時架^H個^H個以上^S， ，； M31旋轉(zhuǎn)覘豐碟置的轉(zhuǎn)盤IO，使覘f^S的兩個覘標(biāo)3對)tH纟餘激光掃描儀的掃描方向；5feffl三維 ^^光掃描^t準(zhǔn)兩個覘f示3的耙心掃描一次，然后旋轉(zhuǎn)覘l^g 180° ，對兩個覘 標(biāo)3的耙心再掃描一次，取兩 M覘標(biāo)3掃描的均值，以消除橫軸的水平誤差，通 ^H維激光掃描儀測量確定兩個占艱示3耙心的相對坐標(biāo)^ 、 X2,取均itif算出占艱示 ^B幾何中心的相對坐標(biāo)A: A=(X1 + %2)/2
待設(shè)在覘標(biāo)裝置上的GPS接收機(jī)1靜態(tài)定位后，確定覘標(biāo)裝置幾何中心的 WGS-84坐標(biāo)^和精度(WGS-84，國際她測量和鵬物理齢會定義的坐標(biāo)系，GPS 定位常用的坐標(biāo)系統(tǒng))，解算出相對坐標(biāo)&向WGS-84坐標(biāo)&轉(zhuǎn)換的^fc^程C:
C為％s = AZ + (1 + "及(^)及(^)i (sJA
AX-平移織，h鵬變化參數(shù)，s2， V 坐標(biāo)舶旋轉(zhuǎn)參數(shù)。 用三纖光掃描W被測物體獲取相對坐標(biāo)A,，鵬參訓(xùn)呈C轉(zhuǎn)換成WGS-84 坐標(biāo)系下的坐標(biāo)&,，作為三維激光掃描儀每次測量的轉(zhuǎn)換難，
鄉(xiāng)紐2 3期對測物體的實(shí)際測量獲M標(biāo)A,，對獲得的fdg進(jìn)行比較，即可 確定翻物體的三維樹^i量。
本發(fā)明縣GPS定位和H^^對3描儀測量的驢，主要由鵬、鵬^S和設(shè) 在鵬^1±的GPS ^!幾1構(gòu)成。/^;HmM^繊，由i^ 12和下鵬13 艦，上下鵬的三個助司設(shè)頓調(diào)節(jié)水TOS伸縮的腳,11, 12上安
薪圓7K t器14，圓7_)^器14^^￡_1^12的^上，用于鵬g;Jc平汰態(tài)的 粗佩下CT 13的中心加工有用^^HM^t孔。占艱^Si要由^^7，設(shè) ^^7上的轉(zhuǎn)盤10和SEt示3構(gòu)成，轉(zhuǎn)盤10的夕h^b^爾設(shè)有兩個插孔孑L^，兩 個銜L孑速內(nèi)^^一W艱示3，兩^艱示3分別由fM!l釘4固定，以防ih^位 鵬示3 ^J^動和脫落。鵬示3為^^審隨，中部開有中A孔，以中A孔為難，在覘 標(biāo)3的兩個面i^戰(zhàn)域畫OT目的IG^標(biāo)志。轉(zhuǎn)盤10j^W幫i^的t^K^器5， 管7Kmtl5經(jīng)ij^用螺釘固^l盤10的表面，用于鵬K平狀態(tài),調(diào)。 7穿31i^ 12的中A孔，SM^釘緊固^h^l2上，^ft7上繊喊9，軸 承9外圈與轉(zhuǎn)盤10 i^^，車喊9上部的ffi^蓋8用、^^螺釘6緊固^t盤10頂 面，^C蓋8內(nèi)設(shè)有具有密辦即朧作用的密封圈。彌由7頂端加工有驗(yàn)，艦 7頂端加工的^m^^ti^^ 2, i^^f 2為非^1^料希隨，GPS ^WU^^^S^桿2頂端。轉(zhuǎn)盤IO、鵬3^^$由7繊，便于兩覘 標(biāo)^^^^^餘 ^3描儀 皿向，轉(zhuǎn)盤10^ffilg^^to
權(quán)利要求
1.一種聯(lián)系GPS定位和的三維激光掃描儀測量的方法，其特征在于a.將聯(lián)系GPS定位和的三維激光掃描儀測量的裝置固定于三腳架上，分別在至少三個位置處架設(shè)，整平；b.旋轉(zhuǎn)覘標(biāo)裝置轉(zhuǎn)盤(10)，使兩個覘標(biāo)(3)對準(zhǔn)三維激光掃描儀的掃描方向；c.用三維激光掃描儀對準(zhǔn)覘標(biāo)(3)的靶心掃描一次，旋轉(zhuǎn)覘標(biāo)裝置180°，對覘標(biāo)(3)再掃描一次，取兩次掃描的均值，以消除橫軸的水平誤差；通過三維激光掃描儀測量確定兩覘標(biāo)(3)靶心的相對坐標(biāo)X1、X2，取均值解算出覘標(biāo)裝置幾何中心的相對坐標(biāo)XA；d.待GPS接收機(jī)(1)靜態(tài)定位后，確定覘標(biāo)裝置幾何中心的WGS-84坐標(biāo)B和精度，解算出相對坐標(biāo)XA向WGS-84坐標(biāo)XB轉(zhuǎn)換的參數(shù)方程C；e.用三維激光掃描儀對被測物體掃描獲取相對坐標(biāo)XA′，通過參數(shù)方程C轉(zhuǎn)換成WGS-84坐標(biāo)系下的坐標(biāo)XB′，作為三維激光掃描儀每次測量的轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)；f.通過在多期測量所獲得的坐標(biāo)XB′，確定被測物體的三維絕對變形測量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1戶腿的縣GPS定位和的三維激光掃描儀測量的方法，其 特征在于戶/MM;在多期測S^獲得的坐標(biāo)J^為2 3期。
3. —種縣GPS定位和三維激光掃描儀測量的驢，包括鵬，設(shè)^j^上 的鵬^m鵬^M上設(shè)有管水準(zhǔn)器(5)，鵬上設(shè)有圓水準(zhǔn)器(14)，辦征 在于戶腿的覘f^S包括固定^ffi上的^:軸(7)， ^:軸(7)上設(shè)有與軸 承(9)相配合的轉(zhuǎn)盤(10)，轉(zhuǎn)盤(10)的夕卜^h)(W設(shè)有兩個插孔孑L^，兩個 插孔孑LJ座內(nèi)各設(shè)有一個由fM螺釘(4)固定的覘標(biāo)(3); 3凍軸(7)的上方設(shè) 有安裝GPS接收機(jī)(1)的連接桿(2)。
全文摘要
一種聯(lián)系GPS定位和三維激光掃描儀測量的方法及其裝置，利用覘標(biāo)裝置將GPS接收機(jī)靜態(tài)定位獲取的WGS-84坐標(biāo)引入三維激光掃描儀測量，作為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的控制，通過求得的轉(zhuǎn)換方程實(shí)現(xiàn)三維激光掃描儀的三維絕對變形量監(jiān)測的方法，配合主要由底座、覘標(biāo)裝置和放置GPS接收機(jī)的連接桿構(gòu)成的裝置，將GPS定位和三維激光掃描儀測量聯(lián)系起來，有效地用于高層建筑、橋梁的變形監(jiān)測，不需做專門的控制點(diǎn)，將儀器整平就可以把裝置的幾何中心作為控制點(diǎn)，可用于工程測量、學(xué)術(shù)研究，也可用于實(shí)踐教學(xué)訓(xùn)練，為工礦企業(yè)及民用建設(shè)解決工程實(shí)際問題，其結(jié)構(gòu)緊湊合理，方法簡單，操作、攜帶方便，具有廣泛的實(shí)用性。
文檔編號G01S19/42GK101303228SQ20081012357
公開日2008年11月12日 申請日期2008年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月11日
發(fā)明者孫久運(yùn), 張建勛, 堅(jiān) 王, 閆文林, 高井祥 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)