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

1、中海達(dá)iScan-P便攜式移動(dòng)三維激光測(cè)量系統(tǒng)余建偉1,2,3,張攀攀3 ,翁國(guó)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(dá)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(dá)數(shù)云技術(shù)有限公司，湖北武漢430023一、引言2014年初，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了關(guān)于促進(jìn)地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見，7月18日，國(guó)家發(fā)展改革委和國(guó)家測(cè)繪地理信息局聯(lián)合印發(fā)了國(guó)家地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（20142020年）（以下簡(jiǎn)稱 發(fā)展規(guī)劃”），這是在國(guó)家層面上的首個(gè)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(dòng)地理信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測(cè)繪裝備作為測(cè)繪地理信息裝備制造的一個(gè)

2、重點(diǎn)領(lǐng)域和主要任務(wù)。同時(shí)，2014年7月，國(guó)家測(cè)繪地理信息局發(fā)布了開展全國(guó)測(cè)繪資質(zhì)復(fù)審換證工作的通知， 也首次將移動(dòng)測(cè)量設(shè)備納入部分資質(zhì)的必備設(shè)備。除此之外，國(guó)內(nèi)移動(dòng)測(cè)量技術(shù)的創(chuàng)始人、推動(dòng)者李德仁院士此前在接受中海達(dá)定位雜志采訪時(shí)指出隨著移動(dòng)測(cè)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(jì)算、云存儲(chǔ)和高速網(wǎng)的發(fā)展和智慧城市的建設(shè)，促使移動(dòng)測(cè)量的春天來(lái)臨。移動(dòng)測(cè)量是智慧地球時(shí)代的產(chǎn)品，它是工業(yè)化、 信息化、機(jī)械化的高度集成。2013、2014中海達(dá)相繼推出了 iScan 體化移動(dòng)三維測(cè)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(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，并在市場(chǎng)取得了一定 反響。借此

3、春風(fēng)，2015年，中海達(dá)再次重磅推出第二代iScan-P便攜式移動(dòng)三維激光測(cè)量系統(tǒng)，作為iScan家族新成員。、iScan-P便攜式移動(dòng)三維激光系統(tǒng)iScan-P是中海達(dá)自主研制的便攜式移動(dòng)三維激光測(cè)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(dòng)過程中，快速獲取高精度定位定姿數(shù)據(jù)、高密度三維點(diǎn)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(jī)動(dòng)、靈活的單兵背包式三維激光全景移動(dòng)測(cè)量完整解決方案。同時(shí)，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(yùn)輸至遠(yuǎn)距離 地點(diǎn)作業(yè)，可完成車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)無(wú)法到達(dá)區(qū)域的矢量

4、地圖數(shù)據(jù)建庫(kù)、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(cè)量、礦山三維測(cè)量等領(lǐng)域。圖1 iScan-P便攜式移動(dòng)三維測(cè)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(dòng)三維測(cè)量系統(tǒng)，它包含了激光掃描儀、高清全景相機(jī)、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(gè)剛性結(jié)構(gòu)中，確定各個(gè)傳感器的相對(duì)位置，然后利用一個(gè)支架將

5、這個(gè)剛性平臺(tái)固定， 借助背包、自行車和三輪車等載體進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。iScan-P系統(tǒng)不僅僅是一個(gè)移動(dòng)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(gè)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(dòng)測(cè)量系統(tǒng)和設(shè)備操控軟件組成，主要完成激光點(diǎn)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(shí)間同步信息的采集。數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)主要由點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件、地理建庫(kù)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(tái)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(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理，實(shí)景三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)以及統(tǒng)一存儲(chǔ)管理、發(fā)布，并提供實(shí)景三維瀏覽顯示與查詢，目標(biāo)地物實(shí)時(shí)量測(cè)等功能，并提供相應(yīng)開發(fā)接口實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有或其他系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)縫集成等。數(shù)據(jù)應(yīng)用子系統(tǒng)主要針對(duì)矢量化地圖測(cè)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(chǔ)管理、發(fā)布，并提供實(shí)景三維瀏覽顯示與查詢， 目標(biāo)地物實(shí)時(shí)量測(cè)等功能，并提供相應(yīng)開發(fā)接口實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有或其他系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)縫集成。3.2技術(shù)指標(biāo)測(cè)程50-110m全景分辨率5000 萬(wàn)掃描頻率40HZ激光發(fā)射頻率4000 點(diǎn) /秒角分辨率0.01 連續(xù)工作時(shí)

7、間5h掃描角度270存儲(chǔ)容量300G測(cè)量精度15cm30m設(shè)備重量15kg3.3系統(tǒng)特點(diǎn)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(jī)。 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(cè)量精度。高可靠：采用緊湊、板卡式設(shè)計(jì)，具有高可靠，支持長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。高智能：點(diǎn)云影像數(shù)據(jù)處理、高效索引、分類、點(diǎn)云自動(dòng)配準(zhǔn)、面片自動(dòng)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(jiǎn)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(dá)一體化智能三維測(cè)量系統(tǒng)操控軟件（HD iScan L

8、ogging海達(dá)一體化智能三維測(cè)量系統(tǒng)操控軟件是一款對(duì)設(shè)備傳感器進(jìn)行操控的軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì) GPS、IMU、激光器、全景相機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行或停止等狀態(tài)操控和參數(shù)設(shè)置。（2）海達(dá)點(diǎn)云處理軟件（HD Sce ne實(shí)現(xiàn)全景影像和激光點(diǎn)云的配海達(dá)點(diǎn)云處理軟件是一款點(diǎn)云和全景影像的預(yù)處理軟件, 準(zhǔn)，點(diǎn)云過濾、渲染、分類等功能。(3)海達(dá)地圖建庫(kù)軟件(HD PtCloud Vecto)海達(dá)地圖建庫(kù)軟件是一款基于點(diǎn)云和全景數(shù)據(jù)的測(cè)圖軟件，實(shí)現(xiàn)矢量地圖制作與建庫(kù)。.T JREH t-eB(4)海達(dá)街景處理軟件(HD PtCloud StreetVieW海達(dá)街景處理軟件是一款針對(duì)街景的數(shù)據(jù)處理軟件，實(shí)現(xiàn)海量點(diǎn)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(dá)實(shí)景應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)(HD MapCIoud RealVisio海達(dá)實(shí)景應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)提供Flex、JavaScript開發(fā)接口，在互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)流暢便捷的全景瀏覽、基于全景和點(diǎn)云數(shù)據(jù)的標(biāo)注和測(cè)量等功能。四、應(yīng)用領(lǐng)域iScan-P系統(tǒng)是一款便攜式移動(dòng)三維地理信息采集平臺(tái)，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(diǎn)云和全景影像，可實(shí)現(xiàn)模型紋理一體化采集，能夠 方便快捷的實(shí)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(wú)法達(dá)到的區(qū)域快速獲取街景數(shù)據(jù)，獲取的點(diǎn)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(jí)地理信息共享服務(wù)平臺(tái)無(wú)縫對(duì)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(jìn)入到車輛無(wú)法到達(dá)的人行道、輔道等區(qū)域，采集全景數(shù)據(jù)和點(diǎn)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(píng)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(jī)動(dòng)、快速獲取景區(qū)內(nèi)全景數(shù)據(jù)和點(diǎn)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(yǔ)iScan-P便攜式移動(dòng)三維激光測(cè)量系統(tǒng)主要依賴背包或簡(jiǎn)單的支架將激光掃描儀、全景相機(jī)和定位定姿系統(tǒng)集成于一體，完成激光點(diǎn)云與全景影像采集的移動(dòng)測(cè)量設(shè)備，它是車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的有效補(bǔ)充，