功能应用 | POS与点云时间基准不一致，如何正确使用LiDAR360安置检校

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一、功能介绍

LiDAR360安置模块可以实现对机载激光雷达点云数据的安置误差校正。该模块包含对机载激光雷达点云数据采集航迹线进行加载、删除、选择、分割、根据航迹线裁切点云、航迹线与点云匹配等功能，同时还可以实现对移动LiDAR系统的POS轨迹时间格式转换。

 

二、准备工作

想要做安置首先要保证POS时间单位与点云时间单位一致，常见的时间系统有以地球自转为基础的世界时（UT），有以原子钟为基础的国际原子时（TAI），还有两者折中的协调世界时（UTC）等，我们常说的GPS时是原子时的一种，是为了精密导航和测量需要而建立的专用时间系统。通常来说各厂商的激光雷达系统使用配套的点云解算软件都可以实现单位同步（如同为GPSTime或同为UTCTime），但使用IE、POSPac等软件解算出的高精度POS，可能与点云时间基准不同，在导入LiDAR360前需完成相应的时间系统转换。

在进行时间转换时还有一种情况是需要在GPS时（GPS周－周秒）和公历日期之间进行转换（对应LiDAR360中GPS周秒调整与GPS时转换功能）。

（备注：GPS时也称GPS time/GPST，是GPS系统内部所采用的时间系统。时间零点定义的为1980年1月5日夜晚与1980年1月6日凌晨之间的0点。GPS周即从时间零点开始经过的周数，最大时间单位是周（一周：604800秒），GPS周秒即本GPS周开始后经过的秒数，GPS时等于N*604800+GPS周秒，N代表GPS周数，实际软件计算一般为调整GPS时，即GPS时-10的9次方。）

所以要想实现GPS周秒与GPS时的转换必须知道数据实际采集日期。

 

三、操作流程

下面以POS时间为GPS周秒，点云时间为GPS时为例，讲解LiDAR360安置检校流程。

（一）导入点云数据

打开LiDAR360软件，将点云数据加载到工作窗口。首次加载该数据会出现一个界面，包含了数据的头信息，以及坐标系选择。查看头信息，选择合适的坐标，可以为点云数据定义坐标系，还可以进行重投影或者自定义坐标变换，如果源坐标系为地理坐标，需选择投影坐标。

（二）安置

1. 选择SBET（*.out）文件

点击工具箱>航带拼接>安置，或点击预处理>安置软件弹出安置模块，接着单击打开航迹线文件，若没有设置工作目录，将先弹出对话框设置工作目录，勾选与点云匹配的SBET（*.out）航迹线文件。

图1 打开SBET(*.out)文件

 

2. GPS时间转换

当选择与点云匹配的航迹线文件后，需要选择是否进行GPS时间转换，勾选“GPS时间转换”，选择源GPS时间，及“转换为”，采集日期选择点云数据采集日期，将点云与航迹线时间转换一致。点云的采集日期我们可通过文件夹的命名查看，点云GPS时间的我们可以通过点云>信息查看，可看到调整后的点云与航迹文件均为调整GPS时，如下图所示。

图2 GPS时间转换界面

 

图3 点云GPS时间与航迹线GPS时间基准一致

3. 选择坐标系

由图3我们可以看到，除GPS时间转换外，还有一个选项为选择坐标系。SBET文件没有坐标系，应在加载时选择一个与点云数据对应的坐标系。点云的坐标系可以在点云>信息里查看。

图4 选择坐标系界面

 

图5 查看点云坐标系

4. 查看航迹线文件

点击全部应用，便可以将载航迹线加载到工作窗口。

图6 航迹线与点云叠加显示

5. 裁切点云

打开载航迹线文件后，可以对点云以及航迹线进行操作。可根据航迹线裁切点云，再将点云与航迹线匹配，表现为同一种颜色（即点云数据与航线通过GPS时间戳信息进行匹配）。至此，航线与点云数据已经裁切完并完成匹配，接下来对航飞数据的做质量检查工作。

图7根据航迹线裁切点云结果 图8点云与航迹线匹配

（三）检校

同样，我们先了解下什么是检校。安置检校工具，根据比较传感器飞行路线获取重叠区域的激光雷达点云数据，计算激光器和惯导等传感器间安装角度误差以及XYZ方向偏移误差。

1. 检校

检校前，通过剖面查看工具，查看数据拼接质量。观察时，尽量选取房屋等有规则形状的物体进行查看，更易观察出拼接效果。接着单击检校，设置安置误差修正值，点云数据会根据该修正值进行相应的变换操作，以实现最终基于航带的点云拼接。

值得注意的是，界面上方的参数变换类型，当其为“加载的点云”时，是指将加载到窗口的点云进行变换，变换后的点云并不进行存储。用户可通过开启剖面观察点云拼接的质量，调整相关参数。当参数调整到最佳时，可将变换类型调整为“选择的点云文件”，并勾选点云文件对点云进行航带拼接，结果会自动保存到点云文件中。LiDAR360会统计对齐质量，点击“对齐质量”标签页可查看该统计信息，点击“导出”可保存该信息。

图9 检校界面

2. 去冗余

为保证获取区域的点云质量及后续数据处理的效率，可以去除重叠区域的质量较低的冗余点。数据按类别显示，查看数据去冗余结果，以本案例为例，黄色区域即为冗余点，予以去除。

图10 冗余点按类别显示

注意：

若POS时间为GPS周秒，而采集日期未知的情况下，也可以通过转换点云时间（GPS时－>GPS周秒）实现时间基准统一，只是点云数据量大的情况会耗费更多的时间，所以还是建议大家整理工程文件时注意保留时间信息。

图11 LiDAR转换GPS时间功能图示

 

LiDAR360安置检校功能是提升机载LiDAR系统点云质量的高效工具，可有效解决因传感器安置的系统误差导致的点云各航带数据分层和冗余问题，极大地提高航飞点云数据的质量！