GeoSLAM移動(dòng)式三維激光掃描技術(shù)是一種先進(jìn)的全自動(dòng)高精度的立體掃描技術(shù)混砸。三維激光掃描技術(shù)又被稱為實(shí)景復(fù)制技術(shù)，它突破了傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量方法硬纤，具有高效率解滓、高精度的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。三維激光掃描能夠提供掃描物體表面的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)筝家，實(shí)現(xiàn)實(shí)體真實(shí)洼裤、完整和精確的三維復(fù)制。
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傳統(tǒng)的土方測(cè)量方法
一是以單點(diǎn)采集溪王，即通過采集離散點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)地形圖的繪制工作腮鞍，主要方法儀器有全站儀、GPS莹菱、經(jīng)緯儀等移国，該類測(cè)繪方法在測(cè)繪過程中所需時(shí)間長(zhǎng)，且地形復(fù)雜區(qū)域存在采點(diǎn)困難道伟、效率低等弊端;二是以面采集迹缀，如攝影測(cè)量技術(shù)等，即通過航拍影像獲得大批量三維坐標(biāo)蜜徽，雖采點(diǎn)效率高祝懂，但是影像處理到模型搭建耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)。
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GeoSLAM三維激光掃描土方測(cè)量
作為一種新型測(cè)繪技術(shù)拘鞋，SLAM移動(dòng)式三維激光掃描技術(shù)具有采集速度快窜旺、密度大、精度高驶闰、非接觸和測(cè)量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)挠站。通過對(duì)我們之前做過的相關(guān)案例分析顯示，該技術(shù)滿足土方量測(cè)算精度要求容书，并且相對(duì)于傳統(tǒng)方法恃藐，簡(jiǎn)化了作業(yè)流程眶蹈，提高了作業(yè)效率，從而為土方量算提供了高效全新的技術(shù)手段自拖。
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一雹了、SLAM簡(jiǎn)介
1.1. SLAM原理
SLAM是Simultaneous localization and mapping縮寫，意為“同步定位與建圖”宏查。SLAM問題可以描述為: 掃描儀在未知環(huán)境中從一個(gè)未知位置開始移動(dòng),在移動(dòng)過程中根據(jù)位置估計(jì)和地圖進(jìn)行自身定位索驰，同時(shí)在自身定位的基礎(chǔ)上建造增量式地圖，實(shí)現(xiàn)掃描儀的自主定位和導(dǎo)航骡拐。
1.2. 3D SLAM
3D SLAM技術(shù)是激光掃描儀的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條與工作人員行走的步態(tài)有關(guān)的非線性和高動(dòng)態(tài)的曲線妓浮。按照一般的理解，激光掃描儀如果安裝在移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)中蓉冈，一定要有一個(gè)高精度的定位系統(tǒng)(POS系統(tǒng))與之匹配城舞，這樣，激光掃描儀得到的激光點(diǎn)才能得到對(duì)應(yīng)的位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)寞酿，進(jìn)而合成三維的激光點(diǎn)云家夺。為了能解算出激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的高動(dòng)態(tài)非線性位姿，通過研究激光點(diǎn)云的處理算法伐弹，可從這些雜亂無章的點(diǎn)云中找到線索拉馋，求取其中隱含的更穩(wěn)定的高階特征點(diǎn)和特征向量，并連續(xù)跟蹤這些特征點(diǎn)和特征向量惨好，進(jìn)而高精度地動(dòng)態(tài)反向解算掃描儀的位置和姿態(tài)煌茴。這種高精度的動(dòng)態(tài)反向解算位置和姿態(tài)的方法顛覆的傳統(tǒng)的測(cè)繪方法，為測(cè)繪技術(shù)開拓了一種新的思路方法日川。
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二景馁、SLAM技術(shù)特點(diǎn)
目前，現(xiàn)有的地面移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)通常是基于車載的移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的逗鸣，但目前地面移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)均需要依賴于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)合住，只能用于室外環(huán)境。然而特与，由于室內(nèi)和地下空間等環(huán)境中沒有GNSS信號(hào)释何，因此嫩玻，傳統(tǒng)的移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)無法正常工作咒付。固定式激光掃描可以用于室內(nèi)室外的環(huán)境仙冕，但是復(fù)雜場(chǎng)景需要大量換站福贞，然后進(jìn)行點(diǎn)云拼接，數(shù)據(jù)獲取的效率十分低下洪规。然而逐枢，即時(shí)定位與地圖構(gòu)建(SLAM)技術(shù)在移動(dòng)測(cè)繪方面具有較好的應(yīng)用震头，不依托GNSS信號(hào)蛹协，能夠?qū)κ覂?nèi)和室外的地面水平環(huán)境進(jìn)行地圖構(gòu)建和環(huán)境建模主瘸。因此褥疆，SLAM技術(shù)在測(cè)繪領(lǐng)域中的應(yīng)用降低了測(cè)量復(fù)雜性，不需要大量標(biāo)記地物點(diǎn)糊怖，不需要GPS信號(hào)永铛，適用于在室內(nèi)室外場(chǎng)景，對(duì)于解決傳統(tǒng)測(cè)繪中的定位及場(chǎng)景重建問題具有廣闊的前景捻艳。
由于SLAM技術(shù)無需GNSS信號(hào)驾窟，對(duì)工作環(huán)境又有極強(qiáng)的適應(yīng)性，基于SLAM技術(shù)的移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)在多個(gè)測(cè)繪領(lǐng)域發(fā)揮作用认轨，具體表現(xiàn)為：
(1) 外業(yè)數(shù)據(jù)采集速度極快绅络，可快速獲得所需點(diǎn)云數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)精度高嘁字。
(2) 內(nèi)業(yè)點(diǎn)云預(yù)處理時(shí)間短恩急，自動(dòng)化程度高，基本不需要人工干預(yù)拳锚，短時(shí)間便能獲得配準(zhǔn)好的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
(3) 操作簡(jiǎn)單方便寻行，無需換站霍掺，連續(xù)采集，具有連貫性拌蜘，可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外一體化掃描作業(yè)杆烁。
(4) SLAM技術(shù)的測(cè)繪移動(dòng)測(cè)量掃描儀在任意環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間工作故障率低，對(duì)于精度要求較高的重點(diǎn)區(qū)域简卧，可與固定測(cè)站式三維激光系統(tǒng)配合使用兔魂，既能保證精度，又能保證效率迈叫。
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三锌拱、GeoSLAM?HORIZON 特性
GeoSLAM Horizon 手持式移動(dòng)三維激光掃描儀是由澳大利亞國家科學(xué)研究機(jī)構(gòu)CSRO和英國三維激光雷達(dá)采礦行業(yè)解決方案提供者3D lasermapping公司以合資企業(yè)的形式成立，并聯(lián)合研發(fā)出的目前最輕便的SLAM掃描系統(tǒng)暂韭。
GeoSLAM Horizon 3D系統(tǒng)
多平臺(tái)搭載移動(dòng)掃描功能：
GeoSLAM Horizon 3D系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)
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四姿抒、GeoSLAM?Horizon土方量測(cè)算應(yīng)用方案
4.1. SLAM技術(shù)土方測(cè)算流程
4.1.1. 外業(yè)數(shù)據(jù)采集
現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備：
靜止開機(jī)30秒即可進(jìn)入移動(dòng)數(shù)據(jù)采集???
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現(xiàn)場(chǎng)掃描：
手持?jǐn)嗉す忸^僅有1.3Kg，單塊電池可連續(xù)掃描4小時(shí)盒伸。?
4.1.2.數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理
（1）數(shù)據(jù)解算階段
將原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入進(jìn)預(yù)處理軟件hub里進(jìn)行解算茂蓬，解算數(shù)據(jù)所需時(shí)間和電腦的配置以及掃描所用時(shí)間相關(guān)，一般來說解算時(shí)間約為掃描時(shí)間的1-2倍橘沾。
原始數(shù)據(jù)直接拖入解算軟件吴钧，自動(dòng)解算
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可在預(yù)處理軟件hub中查看點(diǎn)云數(shù)據(jù)的整體3D效果，也可以2D效果圖來進(jìn)行顯示仲它。當(dāng)同步影像與點(diǎn)云相匹配之后宙娃，點(diǎn)云數(shù)據(jù)還能夠以RGB真彩色來顯示拄弯，與最終成果圖對(duì)比起來會(huì)顯得更加的直觀有效。
兩分鐘采集的貨運(yùn)沙船點(diǎn)云數(shù)據(jù)
兩分鐘采集的露天沙場(chǎng)點(diǎn)云數(shù)據(jù)
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（2）數(shù)據(jù)后處理階段
15分鐘內(nèi)貨運(yùn)沙船方量測(cè)算
15分鐘內(nèi)露天沙場(chǎng)指定堆體方量計(jì)算
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五邦马、GeoSLAM?Horizon室外土方量測(cè)算無人機(jī)搭載應(yīng)用
大疆M600 Pro可輕松掛在GeoSLAM整機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行航飛掃描贱鼻，相對(duì)航高可到30-70m，航速不小于5m/s滋将，續(xù)航時(shí)間不小于10分鐘邻悬。
GeoSLAM Horizon大疆M600 Pro無人機(jī)搭載
六、GeoSLAM?Horizon室內(nèi)土方量測(cè)算應(yīng)用
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此次室內(nèi)堆體掃描耗時(shí)8分11秒随闽，數(shù)據(jù)解算20分鐘
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點(diǎn)云解算軟件界面
解算完成點(diǎn)云視圖預(yù)覽
點(diǎn)云數(shù)據(jù)解算完成后父丰，拷貝出工程目錄下laz文件。
使用第三方軟件（Realworks或者其他類似軟件）打開Laz文?件掘宪，對(duì)堆體點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行一鍵提取蛾扇，提取完畢，便基于點(diǎn)云計(jì)算堆體方量魏滚。
一鍵提取堆體點(diǎn)云數(shù)據(jù)界面（紅色為被分離的頂棚與水泥柱點(diǎn)云）
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堆體提取后便可設(shè)定邊界線镀首，一鍵計(jì)算體積及生成報(bào)告表
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報(bào)告表可以word文本格式或PDF格式呈現(xiàn)（此堆體體積為3394.22立方米）
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七、總結(jié)
隨著SLAM移動(dòng)式三維激光掃描技術(shù)的普及鼠次，越來越多的人已經(jīng)感受到它與傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器之間的天差地別更哄。SLAM移動(dòng)式三維激光掃描技術(shù)利用了可以生成3D立體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，將堆積物結(jié)構(gòu)的各個(gè)方位都能兼顧的到齿矗，通過點(diǎn)云數(shù)據(jù)再進(jìn)行后期處理用玷、土方量計(jì)算。這種作業(yè)方式不僅節(jié)約了時(shí)間爷凫，提高了作業(yè)效率疗涎，也大大減少了人力、物力的投入罪团，更為重要的是理若，方量計(jì)算的精度也很大程度上得到了保證。目前嗤渔，三維激光掃描儀很多種選擇颊姻，而針對(duì)這種范圍廣、密集度較高的土方量測(cè)算笙亿，手持式掃描儀作業(yè)方式靈活矫恳，僅用一人就可以完成外業(yè)掃描工作，作業(yè)時(shí)間可控炕烈，前期也可以進(jìn)行掃描作業(yè)的整體規(guī)劃刮赵。這樣，使用GeoSLAM horizon來完成土方量測(cè)算便具備了充分的可行性。
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八编曼、GeoSLAM?Horizon室內(nèi)外土方量測(cè)算解決方案整體配置
