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地面三维激光扫描仪性能测试方法研究

作　者: 张启福
导　师: 孙现申
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: 激光扫描技术地面三维激光扫描仪 VZ-400激光扫描仪性能测试人工标志误差模型精度测试仪器自检校
分类号: P204
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文主要针对TLS性能的单向测试和仪器自检校等热点问题开展研究，论文的主要工作和取得的成果包括以下几个方面：1、详细介绍了TLS的典型产品，包括其软硬件组成、测量原理及性能指标等。2、在分析各种误差的基础上，给出了多数系统误差的表达函数，总结了部分随机误差的影响规律，为测试中建立合理的误差模型奠定了基准。3、针对仪器加常数、测距精度、测角精度、点位精度、扫描分辨率等进行了单向测试。提出了一种基于三角法的加常数测定方法；提出了基于双频激光干涉仪的距离差法来测试距离精度；提出了基于小垂直角的导线测试法来测试水平角精度；提出了一种直接角度转换法来测试垂直角精度；设计了一个基于大型天线测量的点位精度测试方法；初步研究了扫描分辨率的量化问题。大量的实验数据和成果表明，这些测试方法在VZ-400扫描仪中的应用都是可行的，效果较好，可以为TLS的性能测试提供借鉴。4、初步测试了环境条件变化对测量的影响，结果表明这种影响不显著。5、初步探索了仪器的整体测试，采用基于人工标志的自检校方法，正确估计了所有的扫描参数。实验证明该方法是有效的。6、通过对铜质雕塑建立真彩色三维建模，进一步测试了仪器在复杂环境测量时的建模精度。从点云拼接和建模效果来看，VZ-400扫描仪满足建立高精度模型的要求。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-9
第一章绪论  9-23
  1.1 研究背景  9-11
    1.1.1 激光扫描技术的简介  9-10
    1.1.2 地面三维激光扫描仪面临的问题  10-11
  1.2 研究现状  11-20
    1.2.1 激光扫描系统分类  11-12
    1.2.2 产品的发展现状  12-17
    1.2.3 地面三维激光扫描仪性能测试的现状分析  17-20
  1.3 研究的主要内容  20-21
  1.4 研究的目的、意义及效益分析  21
  1.5 论文的结构  21-22
  1.6 本章小结  22-23
第二章地面三维激光扫描仪的结构、测量原理及误差分析  23-40
  2.1 地面三维激光扫描仪的结构  23-24
  2.2 地面三维激光扫描仪的测量原理  24-27
  2.3 地面三维激光扫描仪的误差分析  27-38
    2.3.1 仪器常数  28
    2.3.2 粗差  28
    2.3.3 系统误差  28-37
    2.3.4 随机误差  37-38
  2.4 本章小结  38-40
第三章地面三维激光扫描仪的性能测试  40-85
  3.1 TLS的主要性能指标  40-41
  3.2 TLS性能指标的测试思路  41-42
  3.3 人工标志中心坐标提取  42-47
    3.3.1 人工标志的选择  42-43
    3.3.2 人工标志的中心提取  43-44
    3.3.3 自制的人工标志  44-47
  3.4 TLS扫描加常数的测定  47-49
  3.5 TLS扫描精度的测试  49-75
    3.5.1 测距精度测试  49-53
    3.5.2 测角精度测试  53-61
    3.5.3 点位精度测试  61-75
  3.6 TLS扫描分辨率的测试  75-78
  3.7 环境条件对测量精度的影响  78-79
  3.8 TLS的自检较  79-83
  3.9 本章小结  83-85
第四章 TLS 三维建模精度的测试  85-88
第五章论文的总结与展望  88-90
  5.1 论文的工作总结  88-89
  5.2 论文的创新点与难点  89
  5.3 下一步工作计划  89-90
参考文献  90-92
作者简历攻读硕士期间完成的主要工作  92-93
致谢  93

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