地面激光扫描点云闭合差配准误差改进方法

本文主要探讨了地面三维激光扫描（TLS）在配准过程中产生的点云闭合差问题。三维激光扫描技术因其高精度和广泛的应用，已经成为现代地理空间数据获取的重要手段。然而，点云配准是整个数据处理流程的关键步骤，其精度直接影响到后续的地形建模、城市规划等应用结果。在闭合条件下的扫描，即所有测量站点形成一个封闭环路，理论上应无绝对定位误差，但实际操作中往往会存在闭合差，这是由于测量设备的精度限制、大气扰动、地面反射等因素导致的。 文章作者基于测量平差理论，提出了一种针对这种闭合差的处理方法。平差理论是一种在测量学中用于处理大量观测值的误差传播和估计的方法，它考虑了观测值之间的相互依赖性，从而提供更准确的参数估计。作者首先利用间接平差的方法，通过分析各相邻测站间的坐标转换参数，如姿态角、距离等，以及它们之间的关联性，来推算出这些参数的精确度。这种方法有助于减少因单一观测值误差导致的整体配准偏差。 接着，作者提出了一种按误差方差比例分配闭合差的策略。这种方法假设闭合差与各测站观测数据的精度成正比，因此将闭合差合理地分配给每个站点，使得配准过程中能够更均衡地处理这些误差。这种分配方式考虑了不同测站的相对重要性和不确定性，有助于优化整体的配准效果。 通过多站点的点云配准实验，作者验证了这一方法的有效性。实验结果显示，采用这种方法能够在一定程度上提高点云配准的精度，减少了闭合差的影响，从而提高了最终地形模型或建筑物模型的精度和一致性。 本文的研究对于提升地面三维激光扫描的精度和可靠性具有重要意义，特别是在大规模城市测量、地质调查等领域，对于减少后期处理中的误差累积，保障数据质量具有实际应用价值。同时，该研究也为其他类似技术，如无人机激光扫描或者卫星遥感数据的配准提供了新的思路和方法。