[发明专利]一种三维激光扫描仪定位装置和激光点云绝对定位方法

权利要求书

1.一种三维激光扫描仪定位装置，其特征在于：包括三维激光扫描仪定位基座和两个定位棱镜，所述两个定位棱镜分别通过定位棱镜连接杆设置在所述三维激光扫描仪定位基座的两侧，其中所述定位棱镜连接杆固定在所述三维激光扫描仪定位基座上，所述两个定位棱镜通过螺口连接设置在定位棱镜连接杆的两端。

2.根据权利要求1所述的三维激光扫描仪定位装置，其特征在于：所述两个定位棱镜之间的距离为0.3-0.8米。

3.根据权利要求1所述的三维激光扫描仪定位装置，其特征在于：还包括设备保护箱，所述设备保护箱设置在所述两个定位棱镜、定位基座和常规测绘用三角基座的外部。

4.一种采用权利要求1所述的三维激光扫描仪定位装置的三维激光扫描仪激光点云绝对定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤10：将三维激光扫描仪固定在三维激光扫描仪定位装置上，通过三维激光扫描仪、三维激光扫描仪定位装置和全站仪结合进行外业数据采集，采集所有被测物体的三维点云和全站仪特征点；

步骤20：将步骤10中采集的外业数据导入到计算机；

步骤30：计算机中的数据计算模块根据被测物体的三维点云和全站仪特征点计算出被测物体的三维点云绝对位置坐标并输出到计算机中的输出模块；

步骤40：计算机中的输出模块输出定位好的具有与全站仪控制测量坐标系统一致的三维激光点云数据结果；

其中，所述步骤10中外业数据采集方法为：

步骤101：围绕被测量物体布设具有三维空间坐标的导线，并设定具有三维空间坐标的导线上的控制点，这些控制点即为全站仪位置的检测点；

步骤102：在被测量物体前任意位置架设三维激光扫描仪，且设置三维激光扫描仪的位置与被测物体的之间距离在扫描仪的有效测程范围内，并保持三维激光扫描仪的激光正对被测物体，在距离所述三维激光扫描仪5-10米的范围内架设半球棱镜；在距离所述三维激光扫描仪200米范围以内选取一个步骤101中设定的控制点上架设全站仪并瞄准好后视导线控制点，完成全站仪的设站和定向操作；

步骤103：三维激光扫描仪开始扫描，三维激光扫描仪以面向测量的前进方向为准区别扫描仪的左边和右边，三维激光扫描仪的操作屏幕始终位于前进方向的左边；三维激光扫描仪和全站仪架设完毕并完成扫描仪数据采集后，全站仪按照测量三维激光扫描仪定位基座左边棱镜、右边棱镜和半球棱镜的顺序测量扫描仪的3个绝对定位特征点；

步骤104：全站仪对上述3个绝对定位特征点测量完毕后，整个扫描仪和全站仪1个测站工作全部结束；三维激光扫描仪搬站到下一个测量位置，如果全站仪距离扫描仪在200米范围内，全站仪可以保持不动；如果超过200米范围，全站仪在下一个控制点上设站；

步骤105：重复上述步骤102-104，直至获取所有被测物体的三维点云和全站仪特征点；

所述步骤30中的数据计算模块的计算方法为：

步骤301：后处理软件根据三维激光扫描仪采集的三维点云文件名和全站仪特征点的点号自动匹配数据，并定位出扫描仪的半球棱镜相对于扫描仪的坐标方位角；

步骤302：选取半球棱镜的初略中心位置；

步骤303：后处理软件根据影像自动识别算法确定半球中心位置，并将半球棱镜中心位置与全站仪的半球棱镜三维坐标进行自动匹配；匹配后，三维激光扫描仪每测站的点中有3个在绝对坐标系统下的三维空间坐标；

步骤304：根据每测站获得的点云数据中上述303步骤获得的3个在绝对坐标系统下的三维空间坐标，使用“7参数”坐标转化法计算出每测站获得的点云数据所在的相对任意空间坐标系与全站仪定位点所在的绝对定位空间坐标系之间的空间位置变换关系和参数；

步骤305：根据扫描仪原始数据所在的临时任意空间坐标系与全站仪定位点所在的绝对定位空间坐标系之间的空间位置变换关系和参数，再将扫描仪原始数据中的每一个点的相对任意空间坐标系坐标，转换到与全站仪设站定向所在的绝对位置坐标系中的坐标，并作为中间成果输出到软件输出模块。

5.根据权利要求4所述的一种三维激光扫描仪激光点云绝对定位方法，其特征在于：所述步骤102中的半球棱镜为一个直径100-200mm的半球体，在半球体内嵌有测绘棱镜，所述测绘棱镜常数与两个定位棱镜相同，所述半球棱镜的半球体朝向三维激光扫描仪，棱镜面朝向测绘用全站仪。

6.根据权利要求5所述的一种三维激光扫描仪激光点云绝对定位方法，其特征在于：所述步骤102中的半球棱镜中的测绘棱镜的反射中心与半球体空间位置的中心一致。