中海达iScan-P便携式移动三维激光测量系统V2.2(余建伟)

中海达iScan-P便携式移动三维激光测量系统
余建伟1,2,3, 张攀攀3 , 翁国康3, 杨晶
3
1. 中山大学地理科学与规划学院，广东广州 511400；2. 广州中海达卫星导航技术股份有限公司，广东广
州511400；3.武汉海达数云技术有限公司，湖北武汉 430023

一、引言
2014年初，国务院办公厅印发了关于促进地理信息产业发展的意见，7月18日，国家
发展改革委和国家测绘地理信息局联合印发了《国家地理信息产业发展规划（2014~2020年）》
（以下简称“发展规划”），这是在国家层面上的首个地理信息产业规划。“发展规划”中将发
展三维激光扫描仪、移动地理信息数据采集系统测绘装备作为测绘地理信息装备制造的一个
重点领域和主要任务。同时，2014年7月，国家测绘地理信息局发布了开展全国测绘资质
复审换证工作的通知，也首次将移动测量设备纳入部分资质的必备设备。除此之外，国内移
动测量技术的创始人、推动者李德仁院士此前在接受中海达《定位》杂志采访时指出随着移
动测量技术的关键技术和软件水平的发展与突破，以及云计算、云存储和高速网的发展和智
慧城市的建设，促使移动测量的春天来临。移动测量是智慧地球时代的产品，它是工业化、
信息化、机械化的高度集成。2013、2014中海达相继推出了iScan一体化移动三维测量系统、
iView激光高清全景系统、iAqua水上水下一体化三维移动测量系统，并在市场取得了一定
反响。借此春风，2015年，中海达再次重磅推出第二代iScan-P便携式移动三维激光测量系
统，作为iScan家族新成员。

二、iScan-P便携式移动三维激光系统
iScan-P是中海达自主研制的便携式移动三维激光测量系统。该系统可单兵背负、自行
车搭载和三轮车安装，在载体移动过程中，快速获取高精度定位定姿数据、高密度三维点云
和高清连续全景影像数据，通过系统配备的数据加工处理、海量数据管理和应用服务软件，
为用户提供快速、机动、灵活的单兵背包式三维激光全景移动测量完整解决方案。
同时，iScan-P设备体积小、重量轻，不依附于任何固定载体，方便携带运输至远距离
地点作业，可完成车载移动测量系统无法到达区域的矢量地图数据建库、三维地理数据制作
和街景数据生产，广泛应用于三维数字城市、街景地图服务、城管部件普查、交通基础设施
测量、矿山三维测量等领域。

图1 iScan-P便携式移动三维测量系统
三、iScan-P系统解决方案
3.1系统组成
iScan-P是一款便携型的移动三维测量系统，它包含了激光扫描仪、高清全景相机、定
位定姿系统（Position and Orientation System，POS）和同步控制单元等核心模块，并将其封
装到一个刚性结构中，确定各个传感器的相对位置，然后利用一个支架将这个刚性平台固定，
借助背包、自行车和三轮车等载体进行数据采集。iScan-P系统不仅仅是一个移动数据采集
设备，它是集成了从数据采集、处理到数据应用的一套解决方案，整个系统的结构如图2
所示。

图2 系统解决方案结构图
iScan-P系统由三大子系统组成，分别为数据采集子系统、数据处理子系统和数据应用
子系统。
数据采集子系统主要由便携式移动测量系统和设备操控软件组成，主要完成激光点云数
据，全景影像数据，设备定位定姿数据，以及传感器间的时间同步信息的采集。
数据处理子系统主要由点云数据处理软件、地理建库软件、三维建模软件、街景数据生
产软件和三维全景应用平台软件组成。主要负责激光扫描仪数据与POS数据的融合，点云
数据预处理，实景三维数据生产以及统一存储管理、发布，并提供实景三维浏览显示与查询，
目标地物实时量测等功能，并提供相应开发接口实现与现有或其他系统进行无缝集成等。
数据应用子系统主要针对矢量化地图测绘、三维数字建模、街景地图、数字景区和城市
部件普查等应用领域，完成数据的统一存储管理、发布，并提供实景三维浏览显示与查询，
目标地物实时量测等功能，并提供相应开发接口实现与现有或其他系统进行无缝集成。

3.2技术指标
测程
50-110m
全景分辨率 5000万 扫描频率
40HZ
激光发射频率 4000点/秒
角分辨率 0.01° 连续工作时间
5h
扫描角度 270° 存储容量
300G
测量精度 15cm@30m 设备重量
15kg

3.3系统特点
高集成：三维激光扫描设备、卫星定位设备、惯性导航设备、高清全景相机。
高精度：在POS系统、三维激光扫描设备的支持下，可提供5cm测量精度。
高可靠：采用紧凑、板卡式设计，具有高可靠，支持长时间稳定工作。
高智能：点云影像数据处理、高效索引、分类、点云自动配准、面片自动提取。
易携带：设备总重不超过15kg，外业作业人员更轻松。
高效率：高效的外业采集设备、高智能的内业配套处理软件。
易操作：设备操作简便、作业软件功能清晰、降低操作难度。

3.4配套软件
（1）海达一体化智能三维测量系统操控软件（HD iScan Logging）
海达一体化智能三维测量系统操控软件是一款对设备传感器进行操控的软件，实现对
GPS、IMU、激光器、全景相机的启动、运行或停止等状态操控和参数设置。

（2）海达点云处理软件（HD Scene）
海达点云处理软件是一款点云和全景影像的预处理软件，实现全景影像和激光点云的配
准，点云过滤、渲染、分类等功能。

（3）海达地图建库软件（ HD PtCloud Vector）
海达地图建库软件是一款基于点云和全景数据的测图软件，实现矢量地图制作与建库。

（4）海达街景处理软件（ HD PtCloud StreetView）
海达街景处理软件是一款针对街景的数据处理软件，实现海量点云和全景影像的管理、
深度图和面片数据的制作、建筑和地面探面、路口转向，并能直接在互联网发布。
（5）海达实景应用服务平台（HD MapCloud RealVision）
海达实景应用服务平台提供Flex、JavaScript开发接口，在互联网上实现流畅便捷的全
景浏览、基于全景和点云数据的标注和测量等功能。

四、应用领域
iScan-P系统是一款便携式移动三维地理信息采集平台，可广泛应用于三维数字社区、
街景地图、部件普查和数字景区等领域。

4.1三维数字社区
采用本系统采集的高密度三维激光点云和全景影像，可实现模型纹理一体化采集，能够
方便快捷的实现小区内的数据采集，构建数字社区三维模型数据。
4.2街景地图
本系统能够在车辆无法达到的区域快速获取街景数据，获取的点云和全景数据具有统一
的坐标系统，可以精准的配准，在系统配套的软件支持下，可快速的生产街景地图数据，并
与各级地理信息共享服务平台无缝对接，满足互联网服务或行业应用的需要。

4.3部件普查
iScan-P可以进入到车辆无法到达的人行道、辅道等区域，采集全景数据和点云数据，
在配套软件支持下，高效采集城管部件，满足数字城管系统的需要。
4.4数字景区
iScan-P可以机动、快速获取景区内全景数据和点云数据，构建数字化景区，为景区管
理、景区宣传、景区应急指挥提供支持。

五、结束语
iScan-P便携式移动三维激光测量系统主要依赖背包或简单的支架将激光扫描仪、全景
相机和定位定姿系统集成于一体，完成激光点云与全景影像采集的移动测量设备，它是车载
移动测量系统的有效补充，是一种轻量级的移动三维测量系统，主要适用于车载不能到达和
采集的非带状地形区域。它克服了传统测量技术效率低、信息损失大、安全性差、劳动强度
大、专业性高难以推广应用的局限性，能够快速高效地将现实世界的环境信息，并最大程度
地还原了真实的社会环境，信息量丰富、直观可视、便于使用、扩展性强，将在互联网、测
绘、交通、水利、规划等多个行业领域发挥重要作用。