摘 要: 随着社会的发展，人们对信息的需求不再仅仅局限于传统的二维模式，对三维空间信息的兴趣越来越浓，特别是对现势性的三维空间信息的需求正与日俱增；奥地利Riegl公司集其在激光雷达扫描技术上近40年研发的优势，将Riegl最新的全景360度激光雷达扫描仪，与IMU/GPS惯导系统等技术集成，并开发出数据后处理软件，使得快速获取、制作高精度、高分辨率的三维空间模型成为可能。本文对Riegl移动激光雷达扫描系统进行了介绍，并对其应用进行了探讨，希望能增进大家对移动激光雷达扫描系统及其应用前景的认识。

关键词:Riegl 移动激光雷达扫描系统

1.引言

移动测图技术的发展有一段历史了，但以前的技术使用的都是数码摄像机而不是激光扫描仪。使用数码摄像机进行移动测图的缺点是它不能直接生成三维图形，这在如今三维空间信息技术发展和需求飞速膨胀的年代，注定了其被淘汰的命运。

Riegl全新一代的VMX-250是一款高精度、高分辨率的三维激光雷达移动扫描系统。该系统将Riegl VQ-250全景360°扫描仪、IMU/GPS惯性导航系统集成在一个紧凑、易安装拆卸的刚体云台中；该云台还留有安装数码照相机或者数码摄像机的位置，使得VMX-250系统可以根据客户的不同需求进行数据获取，进而生成不同类型的三维空间信息数据；同时，VMX-250安装云台易于拆装，可以适用不同的移动平台，例如汽车、火车或者船等，这样就大大扩宽了VMX-250移动激光雷达扫描系统的应用领域。

2.系统介绍

2.1 系统组成

Riegl VMX-250移动激光雷达扫描系统包括：

Ø 系统安装减震平台（如图1）

Ø Riegl VMX-250集成云台（如图2）

l 两台Riegl VQ-250激光扫描仪

l 内置IMU/GPS惯性导航系统

l GPS接收天线

Ø 控制数据获取的电脑

Ø 与电脑、扫描仪相连的控制部件（如图3）

2.2 系统性能

2.2.1 Riegl VQ-250激光扫描仪

Riegl VQ-250激光扫描仪，是一款全景360°无缝圆形高速线状扫描仪。它采用对人眼无害的I级安全近红外激光，单台激光发射频率高达300，000赫兹，扫描速度能达到100线/秒，测距可达500米；在数据采集过程中，对波形进行实时数字化和在线波形分析，因此能够提供精度至5毫米的激光点云数据；它同样采取了Riegl最先进的可以接收无穷次回波的技术，故能够探测到被栅栏或者灌木遮挡的物体，并且输出包含信息丰富的16比特的回波信号，可以用于研究物体的反射率、强度等特征；

Riegl VQ-250 激光扫描仪采用的是旋转镜方式，角度分辨率达0.001°；内置有GPS时间同步系统，因此便于进行数据后处理；正常工作电压为18-32伏直流电，功率为65瓦；工作温度在-10°C～+40°C，保存温度在-20°C～+50°C，重量只有11公斤，因此便于携带。

2.2.2 IMU/GPS 惯性导航系统

Riegl VMX-250移动激光雷达扫描系统，内置有IMU/GPS惯性导航系统，该系统与Riegl VQ-250激光扫描仪同集成于一个云台上，这样就保证了Riegl VMX-250系统的稳定性。同时该系统内还置有直接惯导辅助系统（Direct Inertial Assistant），该系统能在GPS信号较差，城区GPS信号被遮挡或者移动平台转动太大而致GPS死锁的情况下，提供精确的导航参数，确保了数据解算的精度。

2.3 工作流程

根据客户的需求，在数据获取过程中，可以添加数码照相机或者数码摄像机，同时如果客户需要绝对坐标的点云数据，那么还需布置GPS地面基站，进行差分GPS（DGPS）解算，用来生成轨迹文件，将绝对坐标值赋给点云。

如图4所示，在数据获取过程中，装有RiACQUIRE软件的电脑控制激光扫描仪进行数据获取，同时IMU和GPS会记录方向和位置数据，IMU、GPS、扫描仪之间通过GPS时间进行同步起来。若有GPS地面基站，GPS地面基站接收的GPS数据与Riegl VMX-250移动系统中的GPS记录的数据经过差分处理，然后连同IMU记录的数据就能生成移动平台的轨迹文件，用于数据处理使用。

在数据处理阶段RiACQUIRE获取的扫描数据，经RiPROCESS和RiWORLD处理后就变成了带有绝对坐标信息的点云数据，该点云数据还可以经过RiPROCESS转换成其他如：LAS，ASCII等格式的数据，便于客户根据自己的需要来对点云数据进行处理、应用和建模。

3．系统应用

Riegl VMX-250移动激光雷达扫描系统的特性，使其主要应用在

l 交通基础设施测图

公路、铁路、码头等快速测图

l 城市建模

l 隧道断面测量

l 施工现场的快速测图

l 矿山/料堆的测量

l 网络规划

l 自动导航系统的快速三维数据采集