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检测目标质心的经验随机模型：对地面激光扫描仪配准与校准的影响

DOI：10.1515/jag-2018-0032 期刊：Journal of Applied Geodesy 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 地面激光扫描仪（TLS）基于目标点的点云配准与校准通过最小二乘平差进行数学建模与求解。然而常规随机模型存在过度简化问题：其通常仅采用制造商规格书提供的单点测量不确定度。由于目标质心源自多次测量且其不确定度同样受检测流程影响，该定义不适用于基于目标的校准与配准。本研究通过实证方法探究了目标质心检测精度，并以查找表形式建立了经验性随机模型。此外，我们通过多组点云配准与TLS校准实验对比了常规随机模型与经验随机模型，证实常规模型的数值存在低估与偏差，可能导致多重不良后果——包括估计过程产生偏倚结果、后验方差分量分析失真、统计检验失效以及网络设计结论错误。最终研究表明，利用目标质心不确定性的先验知识可缓解部分不良影响。
作者： Tomislav Medi?，Christoph Holst，Jannik Jan?en，Heiner Kuhlmann
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为了实证研究目标质心检测的精度，并为地面激光扫描仪（TLS）校准和配准定义一个经验性随机模型，将其与基于制造商规格的常规随机模型进行比较。

研究成果

研究表明，常规模型中对检测目标质心随机行为的简化处理过于粗略，导致不确定度值被低估且计算错误。本文提出一种考虑不确定度与测量几何及流程依赖关系的经验随机模型，该模型能有效缓解对地面激光扫描仪校准与配准的不利影响，从而提升参数估计精度、方差分析效果及网络设计质量。

研究不足

该研究仅聚焦于特定的TLS（徕卡ScanStation P20扫描仪）及目标类型，导致研究结论难以推广至其他仪器和目标物。由于测量条件不利，研究中未考虑入射角大于60°的情况。

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