[发明专利]隧道GNSS拒止环境下车载扫描点云的几何纠正方法

说明书

本发明属于激光扫描测绘领域，提供了一种隧道GNSS拒止环境下车载扫描点云的几何纠正方法，能够解决隧道区域非刚体变形的点云几何纠正问题，从而满足高精度点云采集的需求。本发明中，首先沿隧道延伸方向分组布设标靶；其次，通过车载扫描系统测绘获取点云数据，通过实测获取各标靶的校准点坐标；其三，从车载扫描系统获得的点云数据中提取对应标靶的同名点三维坐标；然后，分组计算实测标靶坐标和点云标靶坐标间的转换参数，对各组标靶对应的车载扫描系统轨迹位置进行纠正，并在其他待纠正的轨迹区域通过插值方法补全移动测量系统轨迹；最后利用纠正后的移动测量系统的准确轨迹重新解算得到高精度的长隧道点云数据。

技术领域

本发明属于激光扫描测绘领域，具体涉及一种隧道GNSS拒止环境下车载扫描点云的几何纠正方法。

背景技术

随着车载移动三维激光测量系统的发展，该技术作为一种地理空间数据获取方式，已成为大场景三维点云数据采集的主要数据来源，具有安全、精确、高效的特点，在道路交通等相关领域的应用中发挥着至关重要的作用，在公路的规划管理、运营维护、数字建模及资产要素提取等方面具有巨大的潜力。

但该技术的点云数据采集精度依赖于良好的连续GNSS信号，所述GNSS即GlobalNavigation Satellite System的简称，中文全称为全球导航卫星系统。因此，在长度大于3千米的长隧道的测绘中，由于GNSS信号的缺失，车载移动测量系统的位姿数据仅能通过惯性导航系统和里程计提供，从而导致序贯式的误差累积，造成所采集的隧道内部点云数据空间位置失准，无法满足高精度点云数据采集的需求。

为解决上述位置失准的问题，在现有技术中，通常在移动扫描点云作业中，通过在作业区域的GNSS缺失区域均匀布设密集的控制点，然后通过在具有误差的点云中提取对应的同名点，进行七参数转换来进行点云的纠正。

但该方法在长隧道GNSS拒止环境下，由于点云扫描测绘过程中，仅通过INS（全称Inertial Navigation System，即惯性导航系统）提供车载移动扫描系统的瞬时位置，通过其解算得到的点云为非刚体变形，并且隧道区域为条状，因此，并不能满足对点云进行几何纠正的要求，且作业难度大，数据量大，具体实施极为困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种隧道GNSS拒止环境下车载扫描点云的几何纠正方法，其能有效地解决：在隧道测绘中，尤其是长隧道测绘中，由于测绘过程GNSS信号缺失而导致的所采集点云数据的非刚体变形问题。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：隧道GNSS拒止环境下车载扫描点云的几何纠正方法，包括以下步骤：

S1、在隧道区域内，进行实地的标靶布设，标靶沿隧道延伸方向分组布设，每组包括4个以上的标靶，组间间隔设置；

S2、通过车载扫描系统测绘，获取包括各标靶点云数据在内的隧道点云数据；通过隧道测量控制网，实测各标靶的校准点坐标；

S3、对隧道点云数据进行处理，提取点云数据中对应的各标靶点云数据，并根据提取的各标靶点云数据，进一步获取各标靶点云数据中与实测标靶校准点对应的同名点坐标；

S4、通过实测的各组标靶的校准点坐标及与其对应的标靶点云数据中的同名点坐标，计算得到对应于每组标靶的转换参数，分别利用各组标靶对应的转换参数纠正与其布设位置相对应位置处的车载扫描系统的轨迹位置，获取纠正后的车载扫描系统的整体移动轨迹；

S5、根据纠正后的车载扫描系统的整体移动轨迹，将隧道点云数据从车载扫描系统的激光扫描坐标系解算到世界坐标系，并重新生成隧道点云。

作为进一步优化，步骤S1中，各组标靶间沿隧道延伸方向的间距为200~1000m，组内各标靶沿隧道延伸方向的布设长度小于10m，且组内各标靶布设于不同水平面；各标靶沿隧道延伸方向的边长d0.08*f/v，其中，f为车载扫描系统的激光扫描频率，v为车载扫描系统的行驶速度。