中海達iScan-P便攜式移動三維激光測量系統(tǒng)V2.2(余建偉)

1、中海達iScan-P便攜式移動三維激光測量系統(tǒng)余建偉1,2,3,張攀攀3 ,翁國康3,楊晶31.中山大學(xué)地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院，廣東廣州511400； 2.廣州中海達衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司，廣東廣州511400； 3.武漢海達數(shù)云技術(shù)有限公司，湖北武漢430023一、引言2014年初，國務(wù)院辦公廳印發(fā)了關(guān)于促進地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見，7月18日，國家發(fā)展改革委和國家測繪地理信息局聯(lián)合印發(fā)了國家地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（20142020年）（以下簡稱 發(fā)展規(guī)劃”），這是在國家層面上的首個地理信息產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。發(fā)展規(guī)劃”中將發(fā)展三維激光掃描儀、移動地理信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測繪裝備作為測繪地理信息裝備制造的一個

2、重點領(lǐng)域和主要任務(wù)。同時，2014年7月，國家測繪地理信息局發(fā)布了開展全國測繪資質(zhì)復(fù)審換證工作的通知， 也首次將移動測量設(shè)備納入部分資質(zhì)的必備設(shè)備。除此之外，國內(nèi)移動測量技術(shù)的創(chuàng)始人、推動者李德仁院士此前在接受中海達定位雜志采訪時指出隨著移動測量技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)和軟件水平的發(fā)展與突破，以及云計算、云存儲和高速網(wǎng)的發(fā)展和智慧城市的建設(shè)，促使移動測量的春天來臨。移動測量是智慧地球時代的產(chǎn)品，它是工業(yè)化、 信息化、機械化的高度集成。2013、2014中海達相繼推出了 iScan 體化移動三維測量系統(tǒng)、 iView激光高清全景系統(tǒng)、iAqua水上水下一體化三維移動測量系統(tǒng)，并在市場取得了一定 反響。借此

3、春風(fēng)，2015年，中海達再次重磅推出第二代iScan-P便攜式移動三維激光測量系統(tǒng)，作為iScan家族新成員。、iScan-P便攜式移動三維激光系統(tǒng)iScan-P是中海達自主研制的便攜式移動三維激光測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)可單兵背負(fù)、自行 車搭載和三輪車安裝，在載體移動過程中，快速獲取高精度定位定姿數(shù)據(jù)、高密度三維點云和高清連續(xù)全景影像數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)配備的數(shù)據(jù)加工處理、海量數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用服務(wù)軟件， 為用戶提供快速、機動、靈活的單兵背包式三維激光全景移動測量完整解決方案。同時，iScan-P設(shè)備體積小、重量輕，不依附于任何固定載體，方便攜帶運輸至遠距離 地點作業(yè)，可完成車載移動測量系統(tǒng)無法到達區(qū)域的矢量

4、地圖數(shù)據(jù)建庫、三維地理數(shù)據(jù)制作和街景數(shù)據(jù)生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于三維數(shù)字城市、街景地圖服務(wù)、城管部件普查、交通基礎(chǔ)設(shè)施測量、礦山三維測量等領(lǐng)域。圖1 iScan-P便攜式移動三維測量系統(tǒng)HD社HO FtCloud StrwtViflw=AHiatM3D Model betaIkliHi三三、iScan-P系統(tǒng)解決方案 3.1系統(tǒng)組成iSca n-P是一款便攜型的移動三維測量系統(tǒng)，它包含了激光掃描儀、高清全景相機、定 位定姿系統(tǒng)(Position and Orientation System， POS)和同步控制單元等核心模塊，并將其圭寸 裝到一個剛性結(jié)構(gòu)中，確定各個傳感器的相對位置，然后利用一個支架將

5、這個剛性平臺固定， 借助背包、自行車和三輪車等載體進行數(shù)據(jù)采集。iScan-P系統(tǒng)不僅僅是一個移動數(shù)據(jù)采集設(shè)備，它是集成了從數(shù)據(jù)采集、處理到數(shù)據(jù)應(yīng)用的一套解決方案，整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。130=JftKMSKI4HD PtCIcud Madtling圖2系統(tǒng)解決方案結(jié)構(gòu)圖iSca n-P系統(tǒng)由三大子系統(tǒng)組成，分別為數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)應(yīng)用 子系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng) 主要由便攜式移動測量系統(tǒng)和設(shè)備操控軟件組成，主要完成激光點云數(shù)據(jù)，全景影像數(shù)據(jù)，設(shè)備定位定姿數(shù)據(jù)，以及傳感器間的時間同步信息的采集。數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)主要由點云數(shù)據(jù)處理軟件、地理建庫軟件、三維建模軟件、街景數(shù)據(jù)生 產(chǎn)軟

6、件和三維全景應(yīng)用平臺軟件組成。主要負(fù)責(zé)激光掃描儀數(shù)據(jù)與POS數(shù)據(jù)的融合，點云數(shù)據(jù)預(yù)處理，實景三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)以及統(tǒng)一存儲管理、發(fā)布，并提供實景三維瀏覽顯示與查詢，目標(biāo)地物實時量測等功能，并提供相應(yīng)開發(fā)接口實現(xiàn)與現(xiàn)有或其他系統(tǒng)進行無縫集成等。數(shù)據(jù)應(yīng)用子系統(tǒng)主要針對矢量化地圖測繪、三維數(shù)字建模、街景地圖、數(shù)字景區(qū)和城市 部件普查等應(yīng)用領(lǐng)域，完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲管理、發(fā)布，并提供實景三維瀏覽顯示與查詢， 目標(biāo)地物實時量測等功能，并提供相應(yīng)開發(fā)接口實現(xiàn)與現(xiàn)有或其他系統(tǒng)進行無縫集成。3.2技術(shù)指標(biāo)測程50-110m全景分辨率5000 萬掃描頻率40HZ激光發(fā)射頻率4000 點 /秒角分辨率0.01 連續(xù)工作時

7、間5h掃描角度270存儲容量300G測量精度15cm30m設(shè)備重量15kg3.3系統(tǒng)特點高集成：三維激光掃描設(shè)備、衛(wèi)星定位設(shè)備、慣性導(dǎo)航設(shè)備、高清全景相機。 高精度：在POS系統(tǒng)、三維激光掃描設(shè)備的支持下，可提供5cm測量精度。高可靠：采用緊湊、板卡式設(shè)計，具有高可靠，支持長時間穩(wěn)定工作。高智能：點云影像數(shù)據(jù)處理、高效索引、分類、點云自動配準(zhǔn)、面片自動提取。 易攜帶：設(shè)備總重不超過 15kg，外業(yè)作業(yè)人員更輕松。高效率：高效的外業(yè)采集設(shè)備、高智能的內(nèi)業(yè)配套處理軟件。易操作：設(shè)備操作簡便、作業(yè)軟件功能清晰、降低操作難度。3.4配套軟件（1）海達一體化智能三維測量系統(tǒng)操控軟件（HD iScan L

8、ogging海達一體化智能三維測量系統(tǒng)操控軟件是一款對設(shè)備傳感器進行操控的軟件，實現(xiàn)對 GPS、IMU、激光器、全景相機的啟動、運行或停止等狀態(tài)操控和參數(shù)設(shè)置。（2）海達點云處理軟件（HD Sce ne實現(xiàn)全景影像和激光點云的配海達點云處理軟件是一款點云和全景影像的預(yù)處理軟件, 準(zhǔn)，點云過濾、渲染、分類等功能。(3)海達地圖建庫軟件(HD PtCloud Vecto)海達地圖建庫軟件是一款基于點云和全景數(shù)據(jù)的測圖軟件，實現(xiàn)矢量地圖制作與建庫。.T JREH t-eB(4)海達街景處理軟件(HD PtCloud StreetVieW海達街景處理軟件是一款針對街景的數(shù)據(jù)處理軟件，實現(xiàn)海量點云和全景

9、影像的管理、 深度圖和面片數(shù)據(jù)的制作、建筑和地面探面、路口轉(zhuǎn)向，并能直接在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布。(5)海達實景應(yīng)用服務(wù)平臺(HD MapCIoud RealVisio海達實景應(yīng)用服務(wù)平臺提供Flex、JavaScript開發(fā)接口，在互聯(lián)網(wǎng)上實現(xiàn)流暢便捷的全景瀏覽、基于全景和點云數(shù)據(jù)的標(biāo)注和測量等功能。四、應(yīng)用領(lǐng)域iScan-P系統(tǒng)是一款便攜式移動三維地理信息采集平臺，可廣泛應(yīng)用于三維數(shù)字社區(qū)、 街景地圖、部件普查和數(shù)字景區(qū)等領(lǐng)域。4.1三維數(shù)字社區(qū)采用本系統(tǒng)采集的高密度三維激光點云和全景影像，可實現(xiàn)模型紋理一體化采集，能夠 方便快捷的實現(xiàn)小區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集，構(gòu)建數(shù)字社區(qū)三維模型數(shù)據(jù)。1!4.2街景地圖本系

10、統(tǒng)能夠在車輛無法達到的區(qū)域快速獲取街景數(shù)據(jù)，獲取的點云和全景數(shù)據(jù)具有統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)，可以精準(zhǔn)的配準(zhǔn)，在系統(tǒng)配套的軟件支持下，可快速的生產(chǎn)街景地圖數(shù)據(jù)，并與各級地理信息共享服務(wù)平臺無縫對接，滿足互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)或行業(yè)應(yīng)用的需要。4.3部件普查iScan-P可以進入到車輛無法到達的人行道、輔道等區(qū)域，采集全景數(shù)據(jù)和點云數(shù)據(jù),在配套軟件支持下，高效采集城管部件，滿足數(shù)字城管系統(tǒng)的需要。啓陸珂；”兒砒血”矗*目驅(qū)矗四晉rns.：科V顧AAitV 戸Dau ；跡MM：肝姫崛*砂和皿仕MK&MKb4： ；：e 心評平ftIMCiQOCQfi2OD9D4Z7IK2-TAXfffi王啊idtt柜昆應(yīng)饋詢|-Eia-.

11、q EPI工 ft于鼻t# H Ki I 阡 _j ff SkTWJS.Mi-i_J塔瑋曲否imin lliUirHA TirflzMirtt Htlflt|r uiKfliilHI理Tin|, r |lEEXIinriiaioLSirmwiBVWIIIHifflUfernliri4.4數(shù)字景區(qū)iScan-P可以機動、快速獲取景區(qū)內(nèi)全景數(shù)據(jù)和點云數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)字化景區(qū)，為景區(qū)管 理、景區(qū)宣傳、景區(qū)應(yīng)急指揮提供支持。五、結(jié)束語iScan-P便攜式移動三維激光測量系統(tǒng)主要依賴背包或簡單的支架將激光掃描儀、全景相機和定位定姿系統(tǒng)集成于一體，完成激光點云與全景影像采集的移動測量設(shè)備，它是車載移動測量系統(tǒng)的有效補充，