TrimbleVX空间测站仪应用探讨

毕业设计（论文）专用纸ITRIMBLE VX 空间测站仪应用研究目 录摘要 .1第一章 绪论 .31.1 TRIMBLE VX 空间测站仪介绍 .41.1.1 硬件介绍 .41.1.2 性能指标 .51.2 TRIMBLE VISION 技术 .51.3 TRIMBLE VX 测量优势 .6第二章 控制网布设 .82.1 导线测量 .82.1.1 导线测量数据采集 .82.1.2 导线测量数据处理 .122.2 高程控制测量 .15第三章 扫描实例 .183.1 仪器操作 .183.1.1 对中整平 .183.1.2 创建 JOB文件 .193.1.3 设置测站 .203.1.4 扫描参数设置 .21毕业设计（论文）专用纸II3.2 注意事项 .24第四章 数据处理 .264.1 数据传输 .264.1.1 直接传输数据 .264.1.2 内存棒传输数据 .274.2 建立三维模型 .284.2.1 输出固定格式点云 .284.2.2 点云过滤 .294.2.3 创建模型 .334.2.4 纹理贴图 .364.2.5土方计算 .38第五章 精度分析 .405.1 TRIMBLE VX 测距原理 .405.2 点云数据误差来源及分析 .405.2.1 激光测距的影响 .415.2.2 扫描角的影响 .415.2.3 目标物体反射面倾斜的影响 .415.2.4 目标物体反射面粗糙程度的影响 .425.3 扫描的点位精度 .435.4 实测数据分析 .445.5 结论 .46毕业设计（论文）专用纸III参考文献 .47毕业设计（论文）专用纸摘要随着信息技术研究的深入及数字地球、数字城市、虚拟现实等概念的出现，人们对空间三维信息的需求更加迫切。Trimble VX 一秒空间测站仪是集 GPS、三维激光扫描技术、全站仪于一体的现代新型测绘仪器。能够方便快捷地获取待测物体的空间三维信息。本论文将以使用 Trimble VX 一秒空间测站仪，对校园内教学 1 号楼、实验 5 号楼、以及教学 1 号楼左前方草坪的扫描项目为例。对 Trimble VX 一秒空间测站仪在现代测绘领域中的工作模式及精度分析做简单调研。在本次项目中，根据校园实际情况采用了一级导线和四等水准测量布设扫描控制网。利用Trimble VX 进行了为期两周的扫描数据采集。采集完数据后，借助 Geomagic Studio 10 和Trimble Realwork 对点云进行了去除噪声、创建模型和纹理贴图等处理。生成具有真实色彩的三维立体模型，在模型上执行测角、量距和土方计算等任务。并对数据的误差来源和精度进行了简要分析，检测 Trimble VX 在现在测绘领域中的应用。关键字：扫描 创建模型 数据处理 土方计算 精度分析毕业设计（论文）专用纸Abstractwith the information technology research development, the new concept of digital earth and digital cities and virtual reality was appeared，three-dimensional information space is even more urgent. Trimble VX one second space station instrument is a set of GPS, 3D laser scanning technology, total station in one of the new surveying and mapping equipment. It be able to quickly and easily obtain three-dimensional information space of the measured object. For example ，this thesis will use the Trimble VX one second space station instrument to take a scanning project task of the Teaching building NO.1, the Experiment Building NO.5,and the Lawn in the left front of the Teaching building NO.1 in the campus. Make a mode of operation and accuracy analysis of the Trimble VX one second space station instrument in the field of modern mapping to do simple research.In this project, in accordance with the actual situation of the campus using Four-level standard of measurement and One-class traverse survey to emplaced the scanning control network. Use Trimble VX take scan data acquisition for two weeks. After data collection ，to remove the noise of the point cloud, build models and texture mapping With in Geomagic Studio 10 and Trimble Realworks. Generate three-dimensional model with true color, we can measured angles 、distance and earthwork calculation on the model. And make a brief analysis with sources of error and accuracy of the data, detected the Trimble VX how to apply in the modern surveying and mapping field.Keywords：Scanning Create model Data processing Earthwork calculationPrecision analysis毕业设计（论文）专用纸第一章 绪论随着信息技术研究的深入及数字地球、数字城市、虚拟现实等概念的出现，人们对空间三维信息的需求更加迫切。基于测距测角的传统工程测量方法，在理论、设备和应用等诸多方面都已相当成熟，新型的全站仪可以完成工业目标的高精度测量，GPS 可以全天候、一天 24 小时精确定位全球任何位置的三维坐标，但它们多用于稀疏目标点的高精度测量。随着传感器、电子、光学、计算机等技术的发展，基于计算机视觉理论获取物体表面三维信息的摄影测量与遥感技术成为主流，但它在由三维世界转换为二维影像的过程中，不可避免地会丧失部分几何信息，所以从二维影像出发理解三维客观世界，存在自身的局限性。因此，上述获取空间三维信息的手段难以满足应用的需求，如何快速、有效地将现实世界的三维信息数字化并输入计算机成为解决这一问题的瓶颈。三维激光测量技术的出现和发展为空间三维信息的获取提供了全新的技术手段，为信息数字化发展提供了必要的生存条件。20 世纪 90 年代，随着三维激光扫描测量装置在精度、速度、易操作性、轻便、抗干扰能力等性能方面的提升及价格的逐步下降，它在测绘领域成为研究的热点，应用领域不断扩展，逐步成为快速获取空间实体三维模型的主要方式之一。三维激光扫描测量技术克服了传统测量技术的局限性，采用非接触主动测量方式直接获取高精度三维数据，能够对任意物体进行扫描，且没有白天和黑夜的限制，快速将现实世界的信息转换成可以处理的数据。它具有扫描速度快、实时性强、精度高、主动性强、全数字特征等特点，可以极大地降低成本，节约时间，而且使用方便，其输出格式可直接与 CAD、三维动画等工具软件接口。目前，生产三维激光扫描仪的公司有很多，它们各自的产品在测距精度、测距范围、数据采样率、最小点间距、模型化点定位精度、激光点大小、扫描视场、激光等级、激光波长等指标会有所不同，可根据不同的情况如成本、模型的精度要求等因素进行综合考虑之后，选用不同的三维激光扫描仪产品。三维激光扫描技术是快速获取三维空间信息的重要手段之一，特别对于测绘领域来说，伴随三维激光技术的不断完善与发展，以及三维控制信息需求的增加，三维空间技术将和现代经典测量技术相互融合，作为一种新的空间数据采集手段，三维激光扫描技术将具有广阔的发展空间，成为一种普遍在测绘领域应用的新技术手段。本论文将结合 Trimble VX 一秒空间测站仪具体使用实例，介绍具备三维激光扫描功能的新型测绘仪器在现代测绘事业中的应用。毕业设计（论文）专用纸1.1 Trimble VX 空间测站仪介绍1.1.1 硬件介绍Trimble VX 空间测站仪是一种集 GPS、三维激光扫描、全站仪于一体的新型测绘仪器。将三维空间技术与现代经典测量技术相互结合。图 1-1 Trimble VX 空间测站仪面 1 位置毕业设计（论文）专用纸图 1-2 Trimble VX 空间测站仪面 2 位置1.1.2 性能指标范围150 m速度 最高：15个点/秒，一般：5个点/秒最小点间隔 10 mm三维单点精度 10 mm 150 m角度精度 1“ (0.3 mgon)1.2 Trimble vision 技术毕业设计（论文）专用纸Trimble VISION技术专门针对空间成像而研发，它借助Trimble控制器，对您任务工地的数字图像进行实时处理。这一功能可以节省远程瞄准和粗糙瞄准的时间。用户只需点击Trimble控制器触摸屏上视频流中适当的点，便可选择测量目标点。Trimble VISION还允许用户在实时视频屏幕上查看三维数据，实时地检查哪些对象已测量过。这种功能可使Trimble VX用户完全确保所有需要的点都已经测量，同时，可避免返工和重复测量。从视频图像中可以捕获工地的静止数字图像，因而，回到办公室，在质量控制和质量保证方面会得到相同的益处。Trimble VX空间测站仪在交通运输与土木工程、公用设施与通讯、自然资源管理、政府与军队等领域都能为您创造机会。许多这些应用都使用航空地理空间信息，但是，当航空摄影提供的视图中不可避免地包含着屋顶或单侧图时，只有来自地面的数据才能表现出理想的正视图。航空地理空间数据与精确的地面测量数据相融合，可以提交一个完整的空间成像成果。1.3 Trimble VX 测量优势通过活动视频和伺服技术的完美结合，用户只需要轻轻敲击视频中的位置，就能瞄准目标进行点的测量。改良的人机工程学设备，不必通过望远镜进行瞄准，减少仪器瞄准所花费的时间，可以使概略瞄准任务的工作效率大大提升。机器人操作期间获取的另一个好处，在于用户可以远程查看和控制仪器。为了重新获取锁定状态，通过向着棱镜快速瞄准仪器，可以将视频瞄准用来缩短仪器的停机时间。通过视频瞄准与直接反射测量的完美结合，可以非常轻松地定位树木、标杆或大楼之类的远程目标。在机器人模式下，这样可以显著缩短测量时间，因为用户不必返回仪器再去瞄准。这样一来仿佛在仪器的背后还站着一个人似的。将仪器移动到下一个点之前，可视化地确认所有点是否测量完毕，可以避免不必要的返工。通过查看视频显示器上偏移量的位置，也可以立刻确认偏移量测量的正确位置。这样可以确保点的测量，因此可以避免不必要的返工，也可以避免在办公室里编辑数据。一幅照片胜过千言万语。Trimble VX 仪器的成像功能，提供了可视化观察真实世界外业的能力。图像可以用来清楚地鉴别所测量的特征点与特征点之间的关联。当在办公室分析数据时，或者为客户生产高质量的可提交成果时，能够可视化地重新创建真实世界的JOB外业。看见外业的能力，可以缩短解释测量成果、特征和外业条件所花费的时间。借助3D功能采集数据局，可以提升测量密度，从而大大改善真实世界的可视化程度。详细扫描毕业设计（论文）专用纸与机械成像方式的完美结合，可以让办公室里的测量技术人员能够清楚地看到并理解外业测量到的特征。这种能力可以显著缩