三维化工园区建立方法

摘要

本发明公开了一种三维化工园区建立方法，该三维化工园区建立方法根据待扫描目标对象特征采用不同类型的三维激光扫描仪获取其三维信息，较好的解决了扫描精度与扫描速度之间的矛盾，且本发明的三维化工园区建立方法利用标靶的WGS-84标准坐标与三维激光扫描仪测得坐标之间的转换关系方便地将三维激光扫描仪获取的三维数据转换至与最新的2000坐标系可以通用的WGS-84标准坐标系，使得获得的最终数据可以直接用于工程、管理，同时可以和现行的GIS技术标准进行对接，具有较大的应用价值。

主权项

1.一种三维化工园区建立方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、在化工园区内布设全站仪标靶：在待测建筑物内表面及内部设备、管线上安置标靶或棱镜，设布设的标靶的数量为n；S2、测定基准站坐标和标靶坐标：在化工园区内选择空间开阔的任意位置为基准站位置，并基于WGS-84标准坐标系测量基准站的坐标；基准站测定后，用全站仪测量得到每个标靶的WGS-84坐标，并将测量结果标记为{t_i}，i=1,2…n；S3、根据待扫描目标对象特征使用不同类型的三维激光扫描仪获取化工园区的三维数据{y_kj}，其中，k为大于零的自然数，表示待扫描目标对象的编号，j为大于零的自然数，表示所获取三维数据的个数；将获取的三维数据{y_kj}中标靶的坐标标记为{z_kh}，h=1,2…m，5≤m≤n，表示标靶的编号；S4、坐标转换：S41、在全站仪测得的标靶的坐标{t_i}中取坐标为{z_kh}的标靶对应的坐标，并标记为{x_kh}；S42、将{z_kh}与{x_kh}进行配准，获取二者间的转换关系，设：x_kh＝Rz_kh+T      （1）要配准这两个点集，目标就是要找到合适的旋转矩阵R和平移矩阵T使得待配准点集的欧氏距离和最小：${\Sigma }^2=\underset{h=1}{\overset{m}{\Sigma }}{\left|\right|x_{\mathrm{kh}}-({\mathrm{Rz}}_{\mathrm{kh}}+T)\left|\right|}^2---\left(2\right)$假设{x_kh}与{z_kh}的重心分别为p、q，则有：$p=\frac{1}{m}\underset{h=1}{\overset{m}{\Sigma }}{x}_{\mathrm{kh}}---\left(3\right)$$q=\frac{1}{m}\underset{h=1}{\overset{m}{\Sigma }}{z}_{\mathrm{kh}}---\left(4\right)$定义p_kh＝x_kh-p，q_kh＝z_kh-q，则式（1）的总误差公式变为：${\Sigma }^2=\underset{h=1}{\overset{m}{\Sigma }}{\left|\right|p_{\mathrm{kh}}-{\mathrm{Rq}}_{\mathrm{kh}}\left|\right|}^2---\left(5\right)$计算矩阵H：$H=\underset{h=1}{\overset{m}{\Sigma }}{q}_{\mathrm{kh}}{p_{\mathrm{kh}}}^T---\left(6\right)$对矩阵H作SVD分解：H＝UDV^T       （7）上式的解X＝VU^T即为所求旋转矩阵R；反带入求得平移矩阵TT＝p-Rq       （8）S43、根据S42所得的转换关系，将三维激光扫描仪获取化工园区的三维数据{ykj}（y_kj≠z_kh）转换至WGS-84标准坐标系。