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文档简介

2026年度阳霞三维测量组试卷一、单项选择题(本大题共20小题,每小题2分,共40分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.在三维激光扫描技术中,描述点云数据密度最常用的参数是()。A.采样频率B.脉冲重复频率C.点间距D.扫描视场角2.倾斜摄影测量技术进行三维重建时,为了保证模型无缝隙且精度达标,通常要求航向重叠率不低于()。A.50%B.60%C.70%D.80%3.下列哪种坐标系属于地心坐标系,是全球通用的三维坐标系统?()A.WGS-84B.北京54C.西安80D.CGCS20004.在摄影测量中,为了恢复摄影瞬间的空间姿态,需要确定的内方位元素个数为()。A.3个B.4个C.5个D.6个5.使用全站仪进行三维坐标测量时,若需要测量未知点的坐标,必须已知的数据是()。A.仪器高、棱镜高、温度、气压B.测站坐标、后视点坐标、仪器高、棱镜高C.水平角、竖直角、斜距D.测站坐标、仪器高、棱镜高6.三维建模软件中,基于影像的空三加密(空中三角测量)过程,其核心目的是()。A.提高影像纹理分辨率B.解算影像的外方位元素和加密点地面坐标C.剔除影像中的噪点D.生成数字高程模型(DEM)7.激光雷达系统获取的数据中,除了三维坐标信息(X,Y,Z),通常还包含()。A.影像光谱信息B.激光反射强度C.湿度信息D.大气压力值8.在点云数据处理中,用于将多站扫描数据转换到统一坐标系下的过程称为()。A.降采样B.滤波C.配准D.分类9.下列哪种算法常用于点云数据的特征提取和初始配准?()A.ICP算法B.SIFT算法C.RANSAC算法D.NDT算法10.数字表面模型(DSM)与数字高程模型(DEM)的主要区别在于()。A.DSM包含地物顶部信息,DEM仅包含地形信息B.DEM精度高于DSMC.DSM是栅格数据,DEM是矢量数据D.DSM用于平面制图,DEM用于三维分析11.在ContextCapture(Smart3D)等软件进行三维重建时,影响模型面数和精细度的关键参数设置是()。A.影像分辨率B.瓦片大小C.空三加密精度D.格网大小12.地面三维激光扫描仪进行长距离扫描时,影响点位精度的主要误差来源是()。A.角度测量误差B.距离测量误差C.大气折射率变化D.目标反射率差异13.基于结构光的三维测量技术,其核心原理是()。A.飞行时间法B.三角测量法C.激光干涉法D.脉冲测距法14.在三维模型质量检查中,模型表面的“几何拉伸”或“模糊”现象通常是由于()造成的。A.影像重叠度过高B.影像曝光过度C.影像重叠度不足或盲区D.影像畸变校正过度15.将三维模型数据发布到Web端进行浏览时,通常采用的数据格式标准是()。A..objB..fbxC.3DTiles(Cesium)D..max16.摄影测量中,共线条件方程是()。A.描述像点、投影中心和物点三点共线的数学关系B.描述两张影像同名点之间的几何关系C.描述地面点坐标与地图坐标之间的转换关系D.描述相机检校参数的数学模型17.使用RTK(实时动态差分)技术辅助无人机航飞时,其主要作用是()。A.提供高精度的影像曝光时刻位置数据B.控制无人机飞行姿态C.增强影像色彩饱和度D.提高无人机飞行速度18.点云数据滤波处理中,常用的数学形态学方法主要用于去除()。A.系统误差B.粗差和孤立噪点C.地面点D.植被点19.在近景摄影测量中,控制场通常用于()。A.测定相机内方位元素B.测定相机外方位元素C.测定镜头畸变参数D.以上都是20.三维扫描作业中,标靶球或标靶板的主要作用是()。A.增加扫描点的反射强度B.用于不同测站间点云的拼接与精度检核C.标记扫描范围边界D.补偿扫描距离误差二、多项选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分。在每小题给出的四个选项中,有两项或两项以上是符合题目要求的。多选、少选、错选均不得分)21.影响倾斜摄影三维建模质量的主要因素包括()。A.影像地面分辨率(GSD)B.影像重叠度(航向与旁向)C.拍摄时的光照条件D.电脑CPU的线程数22.三维激光扫描仪的主要性能指标包括()。A.扫描距离B.扫描速度C.点位精度D.激光波长23.点云数据分类的主要类别通常包括()。A.地面点B.植被点C.建筑物点D.人工地物(如路灯、杆状物)24.相机检校的主要参数包括()。A.主距B.像主点坐标C.径向畸变系数D.切向畸变系数25.在三维测量项目实施中,外业数据采集的安全注意事项包括()。A.避免在雷雨天气使用无人机和扫描仪B.测量人员穿戴反光背心C.激光扫描时严禁直视激光发射口D.在封闭空间作业需注意通风26.常用的点云数据格式有()。A..lasB..pcdC..xyzD..jpg27.针对城市三维模型构建,目前主流的技术路线包括()。A.倾斜摄影自动化建模B.机载/车载激光雷达建模C.地面手工精细建模(3dsMax/Maya)D.纯二维地图推算建模28.空中三角测量(AT)的解算方法主要有()。A.光束法平差B.独立模型法平差C.视差法平差D.直接线性变换(DLT)法29.三维模型数据优化的方法包括()。A.纹理压缩B.几何简化(减面)C.LoD(多细节层次)生成D.数据分块(瓦片)索引30.在三维扫描数据处理中,ICP算法(IterativeClosestPoint)的应用场景包括()。A.多站云数据的精细配准B.点云与CAD模型的比对分析C.点云去噪D.影像拼接三、判断题(本大题共15小题,每小题1分,共15分。正确的选“A”,错误的选“B”)31.激光雷达系统具有主动获取数据的能力,因此可以在夜间进行作业。()32.倾斜摄影建模中,只要航向重叠度达到100%,就可以保证模型没有漏洞。()33.WGS-84坐标系和CGCS2000坐标系的椭球参数完全一致,因此在小比例尺测量下可以视为等同。()34.点云数据的滤波是指将点云转换为图像的过程。()35.相机的畸变参数只影响影像边缘的几何精度,不影响中心。()36.在使用全站仪后方交会自由设站时,观测两个已知点即可确定测站坐标。()37.数字高程模型(DEM)不仅包含高程信息,还包含地物纹理信息。()38.三维模型纹理映射过程中,遮挡关系的处理由几何重建算法自动完成,无需人工干预。()39.RTK测量在没有固定站的情况下无法获得厘米级坐标。()40.点云数据的“飞点”通常是由于多路径反射或混合像元造成的。()41.结构光扫描仪通常适用于室内小型物体的精密扫描,不适用于大范围地形测绘。()42.影像的外方位元素用于确定摄影光束在空间的位置和姿态。()43.三维模型数据的体积通常远大于原始点云数据。()44.在进行三维建模时,控制点的分布应均匀覆盖整个测区,边缘区域可适当减少。()45.激光点云的强度信息与目标的材质、表面粗糙度以及入射角无关,仅与距离有关。()四、填空题(本大题共15小题,每小题2分,共30分)46.摄影测量中,像点位移主要是由物理因素引起的,包括________、大气折光和地球曲率。47.在三维激光扫描中,________是指激光束发散的角度,它决定了光斑随距离增大的程度。48.空中三角测量时,若引入POS数据(GPS/IMU),可以极大地提高________的解算精度和可靠性。49.常见的倾斜摄影相机通常由一个垂直镜头和四个________镜头组成。50.点云数据中,________算法是一种基于统计学的离群点去除方法,通过计算点到邻域的平均距离来过滤噪点。51.将三维模型坐标转换到地理坐标系的过程,称为________。52.在BIM(建筑信息模型)与GIS(地理信息系统)融合中,数据格式________是常用的中间交换格式。53.激光雷达的测距原理主要分为脉冲式、相位式和________。54.为了保证三维模型的几何结构不发生拓扑错误,建模前需要对影像进行________匹配。55.地面分辨率(GSD)的计算公式为:GSD=(飞行高度×像元尺寸)/________。56.在点云配准中,同名特征的匹配是关键,除了使用标靶外,还可以利用________特征进行自动配准。57.三维测量中,________误差是指由于仪器本身构造不完善或轴系关系不正确而产生的误差。58.数字正射影像图(DOM)具有地图的几何精度和影像的________特征。59.在使用ContextCapture软件时,________文件记录了所有影像的位置、姿态和连接点关系。60.对于大型三维场景数据,为了实现网络端的快速加载,通常采用________数据结构。五、简答题(本大题共5小题,每小题6分,共30分)61.简述三维激光扫描技术与传统摄影测量技术在数据获取方式上的主要区别。62.在倾斜摄影建模项目中,如果出现模型“水面破碎”或“拉花”现象,应采取哪些措施进行修复或优化?63.什么是空三加密?为什么说它是自动化三维建模的关键步骤?64.简述ICP(迭代最近点)算法的基本原理及其在点云处理中的应用。65.说明在进行三维测量外业作业时,布设像控点(影像控制点)的基本原则和注意事项。六、计算与分析题(本大题共3小题,共35分。要求写出必要的计算公式、计算过程和结果,计算结果保留小数点后两位)66.(10分)某无人机航测项目,相机焦距f=35mm,像元大小p=4.2μm。若要求地面分辨率(GSD)达到5cm,请计算相对航高H应设置为多少米?如果测区面积为2k,航向重叠度为70,旁向重叠度为60,请计算该架次至少需要拍摄多少张影像?(假设单张影像覆盖地面宽度计算公式为W=,其中为传感器宽度,假设传感器宽度为600067.(10分)使用全站仪测量A、B两点的三维坐标。已知测站O点坐标为(1000.00,2000.00,100.00),仪器高i=1.5m。观测A点时:水平角=观测B点时:水平角=,竖直角=−,斜距=200.80m请利用坐标正算公式计算A、B两点的平面坐标和高程。(注:竖直角为仰角为正,俯角为负;水平角从北方向顺时针测量)。68.(15分)某地面三维激光扫描项目,扫描仪标称精度为±5mm(测距50m处)。利用两台扫描仪分别从不同位置对同一物体进行扫描,得到两组点云和。利用公共标靶球进行拼接后,通过软件计算得到拼接误差(RMS)为3mm。若在物体表面选取特征点进行模型检测,模型坐标为(10.000,20.000(1)请计算该特征点的三维空间偏差距离。(2)分析该测量成果的精度是否满足一般工程验收要求(假设要求误差<10mm七、综合案例分析题(本大题共1小题,共20分)69.某市计划对中心城区约20平方公里的老旧小区进行数字化改造,需要建立高精度的三维实景模型,用于违章建筑排查、管网改造设计及景观规划。作为阳霞三维测量组的技术负责人,请根据该项目需求,设计一份完整的技术实施方案。方案需涵盖以下要点:(1)数据采集设备选型及依据;(2)外业数据采集策略(包括航线规划、像控点布设、地面补测策略);(3)内业数据处理流程(从数据预处理到模型输出);(4)针对老旧小区密集、遮挡严重区域的特殊应对措施;(5)质量控制和精度检查方案。以下为答案及解析部分一、单项选择题答案及解析1.答案:C解析:点间距是衡量点云密度最直观的参数,指点与点之间的平均距离。采样频率和脉冲频率是发射端的参数,虽然影响密度,但描述的是设备性能而非最终数据密度。视场角是扫描范围。2.答案:D解析:根据倾斜摄影建模规范,为了保证模型拉花少、无漏洞,航向重叠率通常要求不低于80%,旁向不低于60%-70%。选项中D最符合要求。3.答案:A解析:WGS-84是GPS使用的坐标系,属于地心坐标系。CGCS2000是中国当前使用的地心坐标系,但在很多语境下,WGS-84被视为全球通用的地心基准代表。北京54和西安80属于参心坐标系。注:虽然CGCS2000也是地心坐标系,但WGS-84是国际通用标准,且题目问“全球通用”,WGS-84最贴切。4.答案:A解析:内方位元素包括3个:主距f,像主点坐标,。外方位元素包括6个(3个线元素,3个角元素)。5.答案:B解析:全站仪坐标测量(极坐标法)需要已知测站坐标、后视方向(通过后视点坐标确定)以及仪器高和棱镜高以解算高程。选项C是观测值,不是已知条件。6.答案:B解析:空三加密是利用少量地面控制点,通过摄影测量平差解算所有影像的外方位元素和大量加密点(连接点)的地面坐标,是绝对定向和模型重建的基础。7.答案:B解析:激光雷达获取的是离散点,每个点包含坐标、反射强度(Intensity),有的还包含回波次数、分类信息等。影像光谱信息是摄影测量的范畴。8.答案:C解析:配准是将不同测站或不同坐标系下的点云数据转换到同一坐标系的过程,通常涉及旋转和平移。9.答案:B解析:SIFT(尺度不变特征变换)常用于影像特征提取,也可用于点云特征描述。ICP是精细配准算法,需要初始位置。RANSAC是鲁棒估计算法。NDT是正态分布变换配准。对于初始配准,基于特征点的方法(如SIFT,FPFH)更常用,但选项中B(SIFT)主要指影像特征,若指点云特征提取,通常用FPFH。但在本题选项中,SIFT是特征提取的代表算法。修正:针对点云,常用基于几何特征的描述子,但SIFT也可应用于深度图像。综合考虑,SIFT是特征提取的经典算法。10.答案:A解析:DSM(DigitalSurfaceModel)包含建筑物、树木等地面物体表面的高程;DEM(DigitalElevationModel)仅包含地形表面高程(滤除了地物)。11.答案:D解析:在Smart3D等软件中,格网大小直接决定了模型三角网的密度,从而影响模型的面数和精细度。12.答案:C解析:长距离扫描时,大气环境(温度、气压、湿度)对激光传播速度和折射率的影响成为主要误差源,虽然仪器本身也有误差,但环境因素随距离累积更显著。13.答案:B解析:结构光技术通常投射特定光栅图案,利用三角测量原理计算深度。14.答案:C解析:模型拉伸或模糊通常是因为该区域影像数量不足(重叠度低)或存在拍摄盲区,导致匹配点稀少或几何约束不够强。15.答案:C解析:3DTiles是Cesium定义的一种用于流式传输海量三维地理空间数据的数据集规范,是目前Web三维GIS的主流格式。16.答案:A解析:共线条件方程描述了像点、投影中心(摄站)和对应地面点三点位于一条直线的几何关系,是摄影测量的核心方程。17.答案:A解析:RTK主要用于提供高精度的位置和姿态信息(PPK/RTK),记录曝光时刻的精确坐标,用于减少空三所需的地面控制点数量或实现无控作业。18.答案:B解析:数学形态学中的开闭运算常用于处理点云的空洞和孤立噪点。19.答案:D解析:室内三维控制场(检校场)主要用于相机的全方位检校,包括内方位元素、畸变参数等。20.答案:B解析:标靶球/板具有高反射率或特定几何形状,便于在不同测站点云中自动识别,作为公共点进行拼接和精度检查。二、多项选择题答案及解析21.答案:ABC解析:影像GSD决定分辨率,重叠度决定连接性,光照决定纹理质量。CPU线程数只影响处理速度,不影响原始模型质量。22.答案:ABC解析:扫描距离、速度、精度是核心指标。波长是特性,但通常不作为衡量性能优劣的主要指标(不同波段适用不同场景)。注:通常考察性能指标指距离、精度、速率、视场角等。23.答案:ABCD解析:点云分类涉及地面上所有要素,包括地面、植被、建筑、人工设施、水体等。24.答案:ABCD解析:相机检校参数包括内方位元素(主距、主点)和畸变参数(径向、切向)。25.答案:ABCD解析:涉及设备安全、人员安全、激光安全及环境安全。26.答案:ABC解析:.las是行业标准,.pcd是PCL库格式,.xyz是通用文本格式。.jpg是影像格式。27.答案:ABC解析:倾斜摄影、激光雷达、人工建模是目前主流的三维获取方式。纯二维推算无法得到真实三维模型。28.答案:AB解析:空三解算主要有光束法平差(BundleAdjustment,最严格)和独立模型法平差。29.答案:ABCD解析:优化包括纹理、几何、数据结构组织等多方面。30.答案:AB解析:ICP用于点云与点云、点云与模型的配准和偏差分析。三、判断题答案及解析31.答案:A解析:激光雷达是主动测量,自带光源,不受光照影响,可夜间作业。32.答案:B解析:重叠度过高(如100%)可能导致影像匹配困难(特征变化太小),且不仅不能保证无漏洞,还会造成数据冗余,反而可能降低模型质量。33.答案:A解析:CGCS2000的定义与WGS-84椭球非常接近(扁率差异极小),在常规工程测量精度下可视为等同。34.答案:B解析:滤波是指从点云中分离出特定类别的点(如地面点),不是转换为图像。35.答案:B解析:径向畸变在影像中心通常为0或很小,越向边缘越大,但切向畸变或偏心畸变可能在中心也有一定影响,不过一般说畸变主要影响边缘。但题目说“只影响...不影响中心”过于绝对,且中心并非完全不受所有畸变参数影响(如主点偏移)。更正:严格来说,畸变模型中,径向畸变与半径有关,中心为0;但切向畸变与坐标有关。一般常识题认为畸变主要影响边缘,但绝对化表述通常判错。36.答案:B解析:后方交会自由设站,至少需要观测2个已知点才能解算3个未知数(X,Y,H),若有高程需求则需观测竖直角。理论上观测2个已知点(含角度和距离)可解算,但多余观测少。若仅观测角度(边长后方交会),需3个点。题目未明确是否测距,通常全站仪后方交会(坐标测量)需观测至少2个已知点。注:全站仪后方交会通常需要至少2个已知点(若仅测角需3个)。但为了精度,通常建议3个以上。题目说“即可确定”,在理论最小值上是对的(若有距离)。但严谨起见,若指角度后方交会则错。考虑到实际操作,常选B。37.答案:B解析:DEM仅包含高程信息,不包含纹理。DOM才包含纹理。38.答案:A解析:基于影像的三维重建算法(如SfM-MVS)会自动进行深度计算和网格生成,处理遮挡关系。39.答案:A解析:RTK需要基准站(固定站)发射差分信号,移动站才能解算。40.答案:A解析:飞点通常由激光穿透缝隙打到后面物体或边缘效应造成。41.答案:A解析:结构光受光强衰减和视场角限制,适合近距离高精度。42.答案:A解析:外方位元素(3个线元素+3个角元素)确定光束在空间的位置和姿态。43.答案:B解析:三维模型(尤其是白模或简化模型)通常比原始海量点云数据量小,因为点云是数亿个点,模型是简化后的网格。44.答案:B解析:控制点应均匀分布,且边缘区域必须布设,以控制模型范围,防止边缘翘曲。45.答案:B解析:强度信息与材质、粗糙度、入射角密切相关。四、填空题答案及解析46.答案:镜头畸变解析:像点位移的物理因素主要有镜头畸变、大气折光、地球曲率。47.答案:光束发散角解析:激光不是绝对平行的,有发散角。48.答案:影像外方位元素解析:POS数据提供高精度的位置和姿态初值,辅助空三解算外方位元素。49.答案:倾斜解析:典型的五镜头倾斜相机。50.答案:统计滤波解析:StatisticalOutlierRemoval(SOR)。51.答案:坐标配准或绝对定向解析:将局部坐标系转换到全球/地图坐标系。52.答案:IFC或CityGML解析:IFC是BIM标准,CityGML是三维GIS标准。53.答案:三角测距法或调制连续波解析:另一种是基于FMCW或三角法,相位式是连续波的一种。通常填“三角测距法”作为第三大类。54.答案:特征解析:特征匹配是SfM的基础。55.答案:焦距解析:公式变形f=(H×p56.答案:几何或平面/法向量解析:利用点云的几何特征(如法向量、曲率)进行配准。57.答案:仪器解析:仪器固有误差。58.答案:影像解析:DOM是具有地图几何精度的影像。59.答案:.xml或块文件解析:Smart3D中通常是块文件或xml存储空三结果。60.答案:四叉树或八叉树或LoD树解析:用于空间索引和层级细节管理。五、简答题答案及解析61.答案:(1)数据获取方式:摄影测量是被动式获取,依赖物体反射的光线(通常为可见光);三维激光扫描是主动式获取,仪器发射激光并接收回波。(2)数据形式:摄影测量获取的是具有纹理信息的二维影像,通过计算生成三维点/面;激光扫描直接获取三维坐标点云(离散点),无纹理(需配合相机获取)。(3)作业条件:摄影测量受光照影响大,夜间难作业;激光扫描不受光照影响,可全天候作业。(4)穿透性:激光具有一定的穿透性(如穿透植被缝隙),能获取部分多回波信息;摄影测量只能获取表面遮挡信息。62.答案:(1)水面修整:在Smart3D等软件中,利用“水面约束”或“平面编辑”功能,划定水面范围,设置高程值进行平整化处理。(2)像控点优化:在水面边缘或特征不明显的区域增加像控点,约束几何精度。(3)避免水面反光:外业拍摄时尽量避开水面强反光角度,或选择光照适宜时机。(4)后期模型修补:使用DP-Modeler或3dsMax等软件,导入模型和DOM,进行水面几何替换和纹理映射。(5)参数调整:适当提高模型计算的三角网密度,或调整正射影像生成时的融合参数。63.答案:定义:空三加密是利用连续影像之间的几何关系,结合少量的地面控制点,通过平差计算,解算所有影像的外方位元素和加密点(连接点)地面坐标的过程。关键原因:(1)连接纽带:它将数以千计的独立影像在三维空间中精确连接起来,形成统一的测区网。(2)精度基础:它是绝对定向的基础,将模型坐标系转换到地面坐标系,决定了最终模型的地理精度。(3)无需密集布控:通过空三解算,可以大幅减少外业像控点的测量数量,提高效率。64.答案:基本原理:(1)寻找最近点:对于源点云中的每一个点,在目标点云中寻找距离最近的点作为同名点对。(2)计算变换矩阵:基于这些点对,计算能够使源点云变换到目标点云的最优旋转和平移矩阵(通常使用SVD分解)。(3)迭代优化:应用变换矩阵,更新源点云位置,重复上述步骤,直到均方根误差(RMSE)小于给定阈值或达到最大迭代次数。应用:多站激光点云数据的精细拼接(配准)、点云与CAD模型的变形监测分析。65.答案:原则:(1)均匀分布:像控点应均匀覆盖整个测区,包括测区边缘和角落。(2)控制特征:布设在影像清晰、地势平坦、特征明显的地物点(如斑马线角点、房角)上,避免布设在动体、阴影或高程变化剧烈处。(3)高程控制:在起伏较大的地区,需在高处和低处均布设控制点以控制高程精度。注意事项:(1)标志清晰:使用人工标靶(L型、十字型)时,需保证标靶反差大、平整。(2)多度重叠:控制点应位于至少3张甚至更多影像的重叠区域内。(3)精度检核:适当布设检查点(CheckPoints),不参与平差,仅用于精度评定。六、计算与分析题答案及解析66.解:(1)计算相对航高H已知:f=35mm=35000mm,根据公式GSHH换算为米:H≈(2)计算单张影像覆盖地面尺寸传感器宽度=6000传感器长度=4000地面覆盖宽度==地面覆盖长度==(3)计算基线长度与航线间隔航向重叠度,即航向间隔。旁向重叠度,即旁向间隔。(4)计算影像数量测区面积A=假设测区为矩形,且航线沿长度方向(此处假设沿宽度方向飞行,通常沿长边飞,但计算面积法更通用)。单张面有效覆盖面积。理论影像数N=考虑到边缘必须覆盖,需向上取整并增加约10%-20%的冗余。N≈注:此为简化估算,实际需按航线数和每航线片数计算。答:相对航高应设置为约416.67米;该架次至少需要拍摄约278张影像(考虑实际作业,建议300张以上)。67.解:坐标正算公式:ΔΔh===计算A点:=150.50,=≈,cos(Δ=Δ==150.50=1000.00=2000.00=100.00计算B点:=200.80,=−≈cos(Δ=Δ==200.80=1000.00=2000.00=100.00答:A点坐标为(1129.28,2075.52,113.77);B点坐标为(896.83,2171.81,91.33)。68.解:(1)计算三维空间偏差距离模型坐标M(10.000,偏差向量→v距离dd=(2)精度分析与误差来源计算得到的偏差为10.68mm。要求误差<10mm结论:该点偏差略超限,不满足一般工程验收要求(或处于临界边缘,需统计多点中误差)。若以中误差评估,单点超限需分析原因。误差来源:1.拼接误差:虽然拼接RMS为3mm,但局部可能存在变形。2.扫描精度:仪器标称精度±5mm3.拟合误差:模型是由点云拟合生成的三角面,特征点在模型上的位置可能与真实点云重心有偏差。4.靶标识别误差:特征点提取时的识别误差。。七

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