专利名称：一种联系gps定位和三维激光扫描仪测量的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种縣GPS定位和三维激光扫描仪测量的方法及其體，尤其适
用于确定被测物体的三緞树 1糧。
背景技术：
目鹏高层建筑、桥梁等方面的z鄉监测中，常常4顿三维激光扫描仪测量获
取目,的三维娜信息。但是，ailH維激光扫描仪获取的爐信息，是在机器
坐标系(一种相对坐标系)下的一种相对^g信息，因此需要将三维激光扫描仪测
量获得的相对信息转赔统一坐标系中；在地鹏境不稳定的情况下，控制点会随 着地面的变动 动，例如在矿区的娜监测中，控制点会因为地下的采动而发生位 移，^#会导 !懂结果发生偏差，因lt斑需要定量获^^制点的z娜量。目 前，还没有用预决战问题的方法及其體。
发明内容
技术问题本发明的目的^lf共一种方法简单，结构合理，测量精度高的縣 GPS定位和三維激光扫描仪测量的方法及其驢。
駄方案本发明的縣GPS定位和的三维激光扫描仪测量的方 战
a. 将縣GPS定位和的三维激光扫描仪测量的驢固定于三脚架上，分别在 至少三个健处架设，辨；
b. 旋转觇+^fi的转盘，使两个觇标对mH维激光扫描仪的扫描方向；
c. 用三纟t激光扫描^J"准鹏示的耙A汩描—次，旋转鹏^S 180。，对觇标 再扫描一次，取两次扫描的均值，以消除横轴的水平误差；MH维激光扫描仪测 量确定两觇标耙心的相对坐标不、％2，取均tt^算出觇丰^g几何中心的相对坐
d. 待GPS接收机静态定g，确定觇丰^g几何中心的WGS-84坐标B和精度， 解算出相对坐标^向WGS-84坐标X丑转换的#|^程C;
e. 用三纟t激光扫描totMiJ物^3描获取相对坐标J^ ， Mil参lfc^禾呈C转 滅WGS-84坐标系下的坐标A,，作为三维激光扫描仪每次测量的转换難；
f. 舰在多期测飾获得的坐标；，确定被测物体的三維树^i量。 戶;f^l31在多期测Sff获得的坐标J^,为2 3期。本发明的縣GPS定位和三维激光扫描仪测量的驢，包括鹏，设在ffi上
的觇f^s，鹏^fi上设有管水准器，皿上设有圆水准器，戶;M的觇f^g包
括固定^ffl上的^:轴，^ :轴上设有与轴承相配合的转盘，转盘的外纟^tf尔 设有两个插孔孑L^，两个插孔孑L^内各设有一个由锁紧螺钉固定的觇标，3承轴的 上方设有安装GPS接收机的连接杆。
有益效果:OT觇t^S将GPS静态定位获取的WGS-84坐标弓I AH維激光扫 描仪测量，作为坐标转换的控制，ffl31求得的转换方程实lH维激光扫描仪的三维 舰娜M测的方法，配合主要由舰觇^S和體GPS接收机的连接杆构 成的^S，将GPS定位和三维激光扫描仪测量g皿，有效地用于高层自、桥 梁的娜监测等方面。M3i^接GPS接收机，确定i^a几何中心的WGS-84坐标;
MH维激光扫描仪测a^,的鹏示确定^g几何中心在相对坐标系下的坐标；
iffil^^S几何中心的WGS-84坐标湘相对坐f，算出相对坐标系向WGS-84坐标转 换的参数方程；三维激光扫描仪获取的相对坐^taJ^参数方程转换成WGS-84 坐标系下的坐标。M31在多期观测中的，，实HH維激光扫描iE维^^^^精 确测量。本对去不需做专门的控制点，^i^^F就可以ft^g的几何中心作为控 制点，将GPS定位和三维激光扫描仪测量有效结^^。根据GPS接收机的相位中 心和觇标中心的几何条件，解算出^S几何中心的WGS-84坐标，作为三维激光扫描 仪每次测量的转换難，同时，后期的测量结果不会因为控制点的变动而穀膨响。 可用于工程测量、^t研究，也可用于实践教学训练，为工矿企M民用建鹏决 工程实际问题，其结构紧凑合理，方法简单，操作、携带方便，在本技术领域内具 有广泛的实用性。
图1是本发明的结构主视图。 图2是图1的A-A剖面俯视图
图中WPS接收机，2-连接杆，3-觇标，4-锁紧螺钉，5-管水准器，6-沉头 螺钉，7-魏轴，8-轴承盖，9-轴承，10-转盘，11-脚螺旋，12-±/^, 13-下底 座，14-圆水准器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步描述
本发明縣GPS定位和三维激光扫描仪测量的方法将麟GPS定位和的三维 激光扫描仪测量的體用螺栓安置至IJ三脚架上(GPS"Global Positioning System的 縮写，意即，定M统)，同时架^H个^H个以上^S， ，； M31旋转觇丰碟置的转盘IO，使觇f^S的两个觇标3对)tH纟餘激光扫描仪的扫描方向；5feffl三维 ^^光扫描^t准两个觇f示3的耙心扫描一次，然后旋转觇l^g 180° ，对两个觇 标3的耙心再扫描一次，取两 M觇标3扫描的均值，以消除横轴的水平误差，通 ^H維激光扫描仪测量确定两个占艰示3耙心的相对坐标^ 、 X2,取均itif算出占艰示 ^B几何中心的相对坐标A: A=(X1 + %2)/2
待设在觇标装置上的GPS接收机1静态定位后，确定觇标装置几何中心的 WGS-84坐标^和精度(WGS-84，国际她测量和鹏物理齢会定义的坐标系，GPS 定位常用的坐标系统)，解算出相对坐标&向WGS-84坐标&转换的^fc^程C:
C为％s = AZ + (1 + "及(^)及(^)i (sJA
AX-平移織，h鹏变化参数，s2， V 坐标舶旋转参数。 用三纖光扫描W被测物体获取相对坐标A,，鹏参訓呈C转换成WGS-84 坐标系下的坐标&,，作为三维激光扫描仪每次测量的转换難，
乡纽2 3期对测物体的实际测量获M标A,，对获得的fdg进行比较，即可 确定翻物体的三維树^i量。
本发明縣GPS定位和H^^對3描仪测量的驢，主要由鹏、鹏^S和设 在鹏^1±的GPS ^!几1构成。/^;HmM^繊，由i^ 12和下鹏13 舰，上下鹏的三个助司设顿调节水TOS伸縮的脚,11, 12上安
薪圆7K t器14，圆7_)^器14^^￡_1^12的^上，用于鹏g;Jc平汰态的 粗佩下CT 13的中心加工有用^^HM^t孔。占艰^Si要由^^7，设 ^^7上的转盘10和SEt示3构成，转盘10的夕h^b^尔设有两个插孔孑L^，两 个銜L孑速内^^一W艰示3，两^艰示3分别由fM!l钉4固定，以防ih^位 鹏示3 ^J^动和脱落。鹏示3为^^审隨，中部开有中A孔，以中A孔为難，在觇 标3的两个面i^战域画OT目的IG^标志。转盘10j^W帮i^的t^K^器5， 管7Kmtl5经ij^用螺钉固^l盘10的表面，用于鹏K平狀态,调。 7穿31i^ 12的中A孔，SM^钉紧固^h^l2上，^ft7上繊喊9，轴 承9外圈与转盘10 i^^，车喊9上部的ffi^盖8用、^^螺钉6紧固^t盘10顶 面，^C盖8内设有具有密辦即胧作用的密封圈。彌由7顶端加工有驗，舰 7顶端加工的^m^^ti^^ 2, i^^f 2为非^1^料希隨，GPS ^WU^^^S^杆2顶端。转盘IO、鹏3^^$由7繊，便于两觇 标^^^^^餘 ^3描仪 皿向，转盘10^ffilg^^to
权利要求
1.一种联系GPS定位和的三维激光扫描仪测量的方法，其特征在于a.将联系GPS定位和的三维激光扫描仪测量的装置固定于三脚架上，分别在至少三个位置处架设，整平；b.旋转觇标装置转盘(10)，使两个觇标(3)对准三维激光扫描仪的扫描方向；c.用三维激光扫描仪对准觇标(3)的靶心扫描一次，旋转觇标装置180°，对觇标(3)再扫描一次，取两次扫描的均值，以消除横轴的水平误差；通过三维激光扫描仪测量确定两觇标(3)靶心的相对坐标X1、X2，取均值解算出觇标装置几何中心的相对坐标XA；d.待GPS接收机(1)静态定位后，确定觇标装置几何中心的WGS-84坐标B和精度，解算出相对坐标XA向WGS-84坐标XB转换的参数方程C；e.用三维激光扫描仪对被测物体扫描获取相对坐标XA′，通过参数方程C转换成WGS-84坐标系下的坐标XB′，作为三维激光扫描仪每次测量的转换基准；f.通过在多期测量所获得的坐标XB′，确定被测物体的三维绝对变形测量。
2. 根据权利要求1戶腿的縣GPS定位和的三維激光扫描仪测量的方法，其 特征在于戶/MM;在多期测S^获得的坐标J^为2 3期。
3. —种縣GPS定位和三維激光扫描仪测量的驢，包括鹏，设^j^上 的鹏^m鹏^M上设有管水准器(5)，鹏上设有圆水准器(14)，辦征 在于戶腿的觇f^S包括固定^ffi上的^:轴(7)， ^:轴(7)上设有与轴 承(9)相配合的转盘(10)，转盘(10)的夕卜^h)(W设有两个插孔孑L^，两个 插孔孑LJ座内各设有一个由fM螺钉(4)固定的觇标(3); 3凍轴(7)的上方设 有安装GPS接收机(1)的连接杆(2)。
全文摘要
一种联系GPS定位和三维激光扫描仪测量的方法及其装置，利用觇标装置将GPS接收机静态定位获取的WGS-84坐标引入三维激光扫描仪测量，作为坐标转换的控制，通过求得的转换方程实现三维激光扫描仪的三维绝对变形量监测的方法，配合主要由底座、觇标装置和放置GPS接收机的连接杆构成的装置，将GPS定位和三维激光扫描仪测量联系起来，有效地用于高层建筑、桥梁的变形监测，不需做专门的控制点，将仪器整平就可以把装置的几何中心作为控制点，可用于工程测量、学术研究，也可用于实践教学训练，为工矿企业及民用建设解决工程实际问题，其结构紧凑合理，方法简单，操作、携带方便，具有广泛的实用性。
文档编号G01S19/42GK101303228SQ20081012357
公开日2008年11月12日 申请日期2008年6月11日 优先权日2008年6月11日
发明者孙久运, 张建勋, 坚 王, 闫文林, 高井祥 申请人:中国矿业大学