标物体的外表面进行单站测量与解算 的过程）：
[0074] 如附图3所示，将被测物体外表面14分为η个区域，测量系统13正对着某测量区域i 放置，激光测距仪发射的点激光18近似垂直于被测物体外表面14,垂足为位置点16;位置点 15和位置点17分别为测量起始点和终止点。单站测量是W设定的步距角，利用激光循环扫 描、相机捕捉获取图像数据进行的。激光扫描过程中，是W点激光作为采样基准点，辅W线 激光进行扫描测量，在图像处理过程中，在线激光上按照指定采样间距取点，结合两台相机 的数据，利用双向空间前方交会原理解算得到规则的Ξ维点阵。具体步骤如下：
[0075] (1)将被测物外表面14分为η个区域，每一区域为一独立测站。为了后续便于不同 区域采样数据的配准与拼接，相邻区域间存在重叠的公共区域。对于任一被测区域i，调整 测量系统13,使其正对区域i放置；
[0076] (2)通过驱动控制程序，打开激光测距仪6发射点激光18到被测区域i的位置点16， 调节水平支架3水平转动和俯仰支架4俯仰转动，使点激光近似垂直于被测物外表面14,将 此时的垂足位置点16作为该站测量的基准点，W测量系统13在该位置时的系统系统空间坐 标系作为测量区域i的基准坐标系，运时设置驱动程序复位，水平支架3和俯仰支架4分别相 对于基准垂足位置点16转过的角度Φ神日ω六受为零；
[0077] (3)调节水平支架3和俯仰支架4转动，使点激光打到被测区域i的左上角位置起始 点15,获取该位置时测量系统的位姿坐标(位置坐标也即测量系统的线元素、姿态坐标也即 测量系统的角元素，简称位姿坐标）；然后调节水平支架和俯仰支架使点激光达到被测区域 i的右下角位置终止点17,获取该位置时测量系统的位姿坐标；
[0078] (4)设置扫描测量时的水平步距角和俯仰步距角；
[0079] (5)扫描测量:启动激光扫描测量，根据附图3中虚线所示的路径，从位置起始点15 开始，按照"正向从左向右，反向从右向左"的顺序逐行扫描被测物外表面。扫描过程中，对 于被测物的任意扫描位置点A，激光测距仪6发射点激光到A，记录相应的激光测距距离k， 同时记录水平支架3和俯仰支架4分别相对于基准垂足位置点16转过的角度Φ神日ω J;相机5 或相机8拍照，获得点激光照片关闭激光测距仪6，打开线激光发射器7发射线激光，相机 5和相机8同时拍照获得两张线激光照片LA神日LBj;然后关闭线激光发射器7,打开激光测距 仪6,转动水平支架3和俯仰支架4使点激光对准下一扫描位置点Qw位置进行扫描测量，水 平方向上的位置点扫描完成后转动俯仰支架到下一行反向进行位置点的扫描。按上述方法 对被测区域i的每一扫描位置点进行扫描测量，到位置终止点17结束，获得相应扫描位置点 的点激光照片与线激光照片；
[0080] (6)测量完成后，解算被测区域i的Ξ维点阵数据。初始化两台相机5、8及激光测距 仪6的元素，其中每台相机都有3个内方位元素和6个外方位元素。内方位元素包括像主点相 对于影像中屯、的位置x〇、y〇W及镜头中屯、到影像面的焦距f (也称主距），外方位元素包括3个 用于描述镜头中屯、相对于系统空间坐标系位置的线元素 Xs，Ys，Zs和3个用于描述影像面在 摄影瞬间空中姿态的角元素 Φ、ω、k。激光测距仪点激光中屯、系统空间坐标系中的坐标为 (0,0，Zcj);
[0081] (7)打开后处理程序，下面的步骤针对某一扫描位置点化说明解算点阵的过程；
[0082] (8)读取点激光照片G冲激光点Qj对应的像坐标(xij，yij);
[0083] (9)处理线激光图像数据解算点阵。如附图4a、4b所示，根据点激光照片&中激光 点Qj的图像坐标(xij，yij)，在线激光照片LAj中确定其对应的图像坐标点①，从点①为首采 样点Pi，并将其作为基准点，分别沿着首采样点Pi的y轴正负方向每间隔Ay(80<A^ 120) 像素进行取样，得到一组采样点Pk化=2，3，4，…），贝1化的y坐标为ykj = yij ±化-1) X Ay，其 X坐标按照最大像素值原则确定；
[0084] (10)取另一相机线激光照片1^&上所有采样点的y坐标与上述LAj中一组采样点的y 坐标相同，按照最大像素值原则确定其X坐标，确定该台相机线激光照片L&的采样点扣化= 1，2,3,4，···）的像坐标(xhj，yhj);
[0085] (11)按照如下公式(I)，利用两台相机的3个角元素分别计算其转换矩阵R:
[0086]
[0087] (12)根据各采样点的图像坐标(x，y)，按照公式（Π )反算其在当前测量位置系统 空间坐标系下的Ξ维坐标(Χ，Υ，Ζ)，可分别求得一组采样点Pk化=1，2,3,4，-，）和扣化=1， 2,3,4，···）所对应的空间点列Sk化=1，2,3,4，···）和Sh化=1，2,3,4，···）；
[008引
[0089] (13)对空间点列Sk化=1，2,3,4，···）和Sh化=1，2,3,4，···）各对应点的坐标取平均 值，得到该扫描位置点A所获取的一组采样点在其系统空间坐标系下的Ξ维坐标Ss(s = l， 2,3,4,···);
[0090] (14)利用公式（虹）将步骤（13)中解算出来的53(3 = 1，2,3,4，...）的^维坐标转换 到该测站的基准坐标系下；
[0091] Sj = C+RjSs (III)
[OOW]式中，Sj为一组采样点Ss在该测站基准坐标系下的坐标矩阵，Sj=[Xj，Yj，Zj]T，R^ 变换矩阵R，由扫描位置点Qj对应的角度（4j，wj，0)代入公式（I)求得，Ss为一组采样点Ss的 坐标向量，C为常数矩阵，C=[0,0，Zcj]T;
[0093] (15)按上述方法完成各扫描位置点^〇 = 1，2,3，一)的图像数据采样及解算，最 终得到测量区域i在该测站基准坐标系下的Ξ维点阵；
[0094]二、相邻测量区域的数据拼接：
[00%]基于在第一大步中得到被测物外表面各区域的Ξ维点阵，接下来详细介绍各区域 数据的拼接方法，W将各区域的数据整合到同一坐标系下。如附图5所示，拼接是通过添加 公共控制点实现的。区域120和区域Π 23之间有重叠的公共区域21，在公共区域21上布置9 个拼接控制点22。将测量系统先后放置于测量区域120的正前方测站19和测量区域Π 23的 正前方测站24进行测量。具体的实施方法如下步骤所述：
[0096] (16)在公共区域21上布置9个拼接控制点22;
[0097] (17)按照第一大步中介绍的方法，利用测量系统在附图5所示的测站19对被测物 14的区域120进行测量，得到区域120在该测站19基准坐标系下的Ξ维点阵Su(u = l，2,3， 4,…）；保持测量系统在测站19位置不变，调整测量系统使其发射的点激光依次对准9个拼 接控制点22,并利用两台相机5、8获取拼接控制点的图像数据，然后按照第一大步中介绍的 步骤计算出9个拼接控制点22在该测站19基准坐标系下的对应点Jii(Xjii，Yjii，Zjii) (i = 1， 2,3,4,---,9)5
[0098] (18)将测量系统移到附图5所示的测站24的位置，首先按照第一大步中介绍的方 法获取区域Π 23在该测站24基准坐标系下的Ξ维点阵Sd(d= 1，2，3，4，…），保持测量系统 在测站24位置不变，调整测量系统使其发射的点激光依次对准9个拼接控制点22,并利用两 台相机5、8获取拼接控制点22的图像数据，然后按照第一大步中介绍的方法计算出9个拼接 控制点22在该测站24基准坐标系下的对应点J2i化2i，Yj2i，Zj2i )(i = l，2,3,4,…，9);
[0099] (19)分别计算控制点九1。= 1，2,3,4，...，9)和121。= 1，2,3,4，...，9)的重屯、坐标 61祐1，￥日1而1)和62陆2，￥日2而2);分别^重屯、点61和62为原点，建立两重屯、坐标系，两重屯、 坐标系的坐标轴方向与各自的基准坐标系一致，则两重屯、坐标系之间的转换矩阵R/可由式 (IV)求得：
[0104] (20)利用公式（V)将测量区域1的立维点阵5。(11=1，2,3,4，-〇转换到测量区域1 +1的基准坐标系下，得到S/u(u=l，2,3,4,…），
[0105] s'u=(Su-Gi)R'+G2 (V)
[0106] 式中，s\为Ξ维点阵Su转换到测量区域i + 1的基准坐标系下的坐标矩阵，s\ = [χ/ U，γ/ U，U]T，Su为Ξ维点阵Su在测量区域i的基准坐标系下的坐标矩阵，Su = [Xu，Yu，Zu ]τ，Gi和 G2分别为重屯、点Gi和 G2 的坐标矢量，Gi = [ Xgi，Ygi，Zgi ] τ，G2 = [ Xg2，Yg2，Zg2 ] τ;
[0107] (21)按照步骤（16)-(20)所述的方法，依次将各测量区域基