一種基于控制點(diǎn)的移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)pos精度改善方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于控制點(diǎn)的移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)POS精度改善方法，屬于測(cè)繪信息領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著移動(dòng)測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展，移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)已成為數(shù)字城市、傳統(tǒng)測(cè)繪等領(lǐng)域獲取數(shù)據(jù)的新手段，移動(dòng)測(cè)量技術(shù)作為當(dāng)今測(cè)繪界最為前沿的技術(shù)之一，應(yīng)用十分廣泛。
[0003]移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)主要包括POS數(shù)據(jù)，激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)。通過(guò)激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以直接獲得地物坐標(biāo)及特征信息，進(jìn)而進(jìn)行DSM生成、三維建模等后續(xù)生產(chǎn)。
[0004]獲得高精度的點(diǎn)云數(shù)據(jù)必須基于高精度的POS數(shù)據(jù)。移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，不可避免在某些地方因?yàn)镚PS信號(hào)不佳或者無(wú)信號(hào)導(dǎo)致POS數(shù)據(jù)精度很差，例如在隧道中GPS信號(hào)失鎖情況下，POS數(shù)據(jù)精度大大降低。為了提高POS精度，本發(fā)明提供了一種基于控制點(diǎn)的移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)POS精度改善方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種基于控制點(diǎn)的移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)POS精度改善方法，解決了上述【背景技術(shù)】中的不足，大大提高了移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的精度，有效的推動(dòng)了移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用，具有非常巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的所采用的技術(shù)方案為一種基于控制點(diǎn)的移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)POS精度改善方法，其特征在于包括以下步驟:
[0007](I)基于原始采集數(shù)據(jù)解算出初始POS數(shù)據(jù)(即待糾正的POS數(shù)據(jù))，基于初始POS數(shù)據(jù)解算出初始點(diǎn)云數(shù)據(jù)；
[0008](2)在初始點(diǎn)云數(shù)據(jù)中獲取控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的激光點(diǎn)，并計(jì)算控制點(diǎn)與激光點(diǎn)坐標(biāo)之差;
[0009](3)對(duì)控制點(diǎn)的初始POS位置進(jìn)行差值改正，獲得改正后POS位置；
[0010](4)利用改正后POS位置數(shù)據(jù)，對(duì)原始采集數(shù)據(jù)再次解算，得到高精度的POS數(shù)據(jù)，進(jìn)而可以得到高精度的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
[0011]步驟(I)中解算點(diǎn)云方程如下:
[0012]P = Rp(R*Praw+T)+Tp(1.1)
[0013]其中:
[0014]Praw為激光點(diǎn)在激光掃描儀坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；
[0015]R為激光掃描儀坐標(biāo)系在載體坐標(biāo)系中的姿態(tài)角所構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)矩陣；
[0016]T為激光掃描儀坐標(biāo)系在載體坐標(biāo)系中的位置；
[0017]Rp為載體坐標(biāo)系在大地坐標(biāo)系中的姿態(tài)角所構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)矩陣；
[0018]Tp為載體坐標(biāo)系在大地坐標(biāo)系中的位置；
[0019]P為解算出的激光點(diǎn)在大地坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。
[0020]步驟(2)中差值計(jì)算公式如下:
[0021]AP = Pc-P(1.2)
[0022]其中:
[0023]Δ P為控制點(diǎn)與激光點(diǎn)大地坐標(biāo)之差；
[0024]P。為控制點(diǎn)大地坐標(biāo)；
[0025]P為激光點(diǎn)大地坐標(biāo)。
[0026]步驟(3)中，假定載體不存在姿態(tài)誤差，只存在位置誤差，則得到改正后的載體位置坐標(biāo)計(jì)算方式如下:
[0027]T' p= Tp+Δ P(1.3)
[0028]其中:
[0029]ΔΡ為步驟(2)中的結(jié)果，即控制點(diǎn)與激光點(diǎn)大地坐標(biāo)之差；
[0030]Tp為初始的載體在大地坐標(biāo)系中的位置；
[0031]Tr p為改正后的載體坐標(biāo)，即載體在大地坐標(biāo)系中的新位置。
[0032]步驟(4)中，利用步驟(3)中的結(jié)果，即控制點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的改正后的POS位置數(shù)據(jù)，以及基站和移動(dòng)站原始采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行解算得到高精度的POS數(shù)據(jù)，再將激光掃描數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為高精度的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
[0033]在移動(dòng)測(cè)量過(guò)程中，往往在某些時(shí)間段GPS信號(hào)差甚至接收不到信號(hào)，導(dǎo)致解算后的POS數(shù)據(jù)精度差，為彌補(bǔ)這種不足本發(fā)明提出了一種改進(jìn)POS精度的方法，利用軌跡中的控制點(diǎn)進(jìn)行對(duì)原先的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，大大提高了 POS精度，克服了外業(yè)數(shù)據(jù)采集中信號(hào)不佳導(dǎo)致的精度差的問(wèn)題，大大提高了測(cè)量精度。
【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1:為本發(fā)明一種基于控制點(diǎn)的移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)POS精度改善方法的操作流程圖。
[0035]圖2:為本發(fā)明移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)不同坐標(biāo)系示意圖。
[0036]上述圖中:1-載體坐標(biāo)系；2_三維激光掃描儀坐標(biāo)系；3_大地坐標(biāo)系。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)具體的說(shuō)明。
[0038]本實(shí)施例中，車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)采集的道路軌跡數(shù)據(jù)中包含一小段隧道軌跡數(shù)據(jù)，隧道中未能接收到GPS信號(hào)，解算出的POS精度差，對(duì)于此類數(shù)據(jù)采用基于控制點(diǎn)的POS精度改善方法如下:
[0039](I)用POS解算軟件，將采集到的原始基站數(shù)據(jù)和移動(dòng)站數(shù)據(jù)解算得到初始POS數(shù)據(jù)(即待糾正的POS數(shù)據(jù)，包括位置Tpi和姿態(tài)Rpi)，基于初始POS數(shù)據(jù)并利用公式(1.1)將采集到的原始激光掃描數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成點(diǎn)云數(shù)據(jù)(包括激光點(diǎn)坐標(biāo)P1)。
[0040](2)獲取軌跡中控制點(diǎn)數(shù)據(jù)P。:、P&..Pcn(η為控制點(diǎn)個(gè)數(shù))。
[0041 ] (3)在點(diǎn)云中分別選取控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的激光點(diǎn)P1、P2?…Ρη&對(duì)應(yīng)的時(shí)刻t:、t2...tn (η為控制點(diǎn)個(gè)數(shù))。
[0042](4)計(jì)算控制點(diǎn)與激光點(diǎn)坐標(biāo)之差:A P1= P cl-P0 Δ P2= P c2-P2...Λ Pn= P cn-Pn,對(duì)應(yīng)的時(shí)刻為V t2...tn(n為控制點(diǎn)個(gè)數(shù))。
[0043](5)在初始POS數(shù)據(jù)中獲取V t2...tn時(shí)刻對(duì)應(yīng)的POS位置T pl、Tp2...Tpn,計(jì)算出改正后的 POS 位置:T' ρ1= Τρ1+ΔΡη Tr ρ2= Τρ2+ΔΡ2...Τ' ρη= Tpn+Δ Pn (η 為控制點(diǎn)個(gè)數(shù))。
[0044](6)將控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的改正后POS位置Iw P1及時(shí)間t i等數(shù)據(jù)輸入到POS解算軟件中，對(duì)原始基站數(shù)據(jù)和移動(dòng)站數(shù)據(jù)再次進(jìn)行解算，進(jìn)而得到最終的高精度POS數(shù)據(jù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于控制點(diǎn)的移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)POS精度改善方法，其特征在于包括以下步驟: (1)基于原始采集數(shù)據(jù)解算出初始POS數(shù)據(jù)(即待糾正的POS數(shù)據(jù))，基于初始POS數(shù)據(jù)解算出初始點(diǎn)云數(shù)據(jù)； (2)在初始點(diǎn)云數(shù)據(jù)中獲取控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的激光點(diǎn)，并計(jì)算控制點(diǎn)與激光點(diǎn)坐標(biāo)之差； (3)對(duì)控制點(diǎn)的初始POS位置進(jìn)行差值改正，獲得改正后POS位置； (4)利用改正后POS位置數(shù)據(jù)，對(duì)原始采集數(shù)據(jù)再次解算，得到高精度的POS數(shù)據(jù)，進(jìn)而可以得到高精度的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于控制點(diǎn)的移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)POS精度改善方法，其特征在于:步驟(1)中原始采集數(shù)據(jù)包括基站GPS數(shù)據(jù)、移動(dòng)站GPS和頂U(kuò)數(shù)據(jù)、以及掃描儀數(shù)據(jù)，POS數(shù)據(jù)包括載體位置和姿態(tài)，點(diǎn)云數(shù)據(jù)是激光掃描點(diǎn)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后在大地坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于控制點(diǎn)的移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)POS精度改善方法，其特征在于:步驟(2)中控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的激光點(diǎn)獲取方法為人工選取，控制點(diǎn)與激光點(diǎn)坐標(biāo)均為為大地坐標(biāo)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于控制點(diǎn)的移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)POS精度改善方法，其特征在于:步驟(3)中假定POS姿態(tài)在該時(shí)刻不變的情況下，初始POS位置經(jīng)過(guò)疊加控制點(diǎn)與激光點(diǎn)坐標(biāo)差值，將得到較精確的位置，。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于控制點(diǎn)的移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)POS精度改善方法，其特征在于:步驟(4)中添加控制點(diǎn)改正后的POS位置數(shù)據(jù)后，再對(duì)原始采集數(shù)據(jù)進(jìn)行POS解算能夠得到更高精度的結(jié)果，并利用更高精度的POS數(shù)據(jù)，重新解算得到更高精度的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于控制點(diǎn)的移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)POS精度改善方法，包括以下步驟：基于原始采集數(shù)據(jù)解算出初始POS數(shù)據(jù)，基于初始POS數(shù)據(jù)解算出初始點(diǎn)云數(shù)據(jù)；在初始點(diǎn)云數(shù)據(jù)中獲取控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的激光點(diǎn)，并計(jì)算控制點(diǎn)與激光點(diǎn)坐標(biāo)之差；對(duì)控制點(diǎn)的初始POS位置進(jìn)行差值改正，獲得改正后POS位置；利用改正后POS位置數(shù)據(jù)，對(duì)原始采集數(shù)據(jù)再次解算，得到高精度的POS數(shù)據(jù)，進(jìn)而得到高精度的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。本發(fā)明所提供的方法能夠利用控制點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)移動(dòng)測(cè)量過(guò)程中局部精度較差的POS數(shù)據(jù)進(jìn)行精度改善，解決了POS局部精度差的問(wèn)題，不依賴于局部信號(hào)，不需要重新進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。大大的改善了測(cè)量精度，具有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。
【IPC分類】G06F19/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105279371
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510598829
【發(fā)明人】張星, 劉守軍, 姚立, 陳智鵬
【申請(qǐng)人】武漢海達(dá)數(shù)云技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2015年9月21日