近些年三维激光扫描技术发展迅猛，以机载\车载激光雷达系统为代表的移动三维扫描设备已然呈现出爆发增长的趋势，而传统机载\车载移动三维扫描设备依靠GNSS实现定位和坐标信息获取，适合室外开阔地带测绘作业，但对室内、地下矿井、隧道等无GNSS信号区域束手无策，因此运用SLAM 技术的三维激光扫描仪站在了无GNSS信号空间测绘应用的前沿。
SLAM技术发展到今天已经广为人知，但是在这里依然要对SLAM技术原理做一个阐述：SLAM是simultaneous localization and mapping的简称，中文意思为：即时定位与地图构建。也可以理解为：设备在一个在未知环境中从一个未知位置开始移动,在移动过程中根据位置估计和传感器数据进行自身定位，同时建造增量式地图。
图一：SLAM定位建图原理简图
从摩天大楼到茂密的丛林，从大山隧道到深埋的地下矿井，结合了三维激光扫描仪、惯导单元和SLAM 技术的GeoSLAM可以不依靠 GPS 来知道它在哪里，也能够实现三维数据的获取。
此时获取的三维点云数据是以相对坐标的形式存在，它如何与现有的坐标系统进行统一是我们面临的现实问题，本文就GeoSLAM移动扫描系统为例，详细讲解一下GeoSLAM移动扫描系统坐标转换方式的特点和优势。
GeoSLAM是澳大利亚国家科学研究机构CSRO和英国三维激光雷达行业解决方案提供者3D lasermapping，由这两个组织以合资企业的形式成立的总部位于英国的企业。GeoSLAM移动扫描系统坐标转换方式主要有两种，一种是传统站式扫描仪坐标转换方式，第二种是直接定位方式。
传统扫描仪坐标转换方式。
传统站式扫描仪坐标转换方式在三维点云数据的坐标转换使用上已经有了很长的历史，在这里我们以室外区域和矿井中两种典型应用场景进行讨论。
如果在室外使用，它的工作方式主要是通过三脚架将标靶球架设在控制点上然后严格对中整平，得到标靶球垂高，需要架设三个及以上标靶球。在移动扫描系统进行扫描作业时将标靶球纳入扫描范围，后期通过人工辨别和提取标靶球最后赋予坐标，此法需要携带笨重的三脚架和足够数量的标靶球，三脚架的架设需要一定操作门槛，而且内业通过人眼辨别和提取标靶球工作也比较复杂。
图三：井下作业
在矿井里使用标靶球需将标靶球固定在巷道两壁上或吊在巷道顶部控制点上，需要至少三个标靶球。在作业过程中使用移动扫描系统对标靶球进行环形扫描，内业处理时人工通过软件在海量的点云数据中提取和标记标靶球，再人工将辨别标靶球并赋予坐标。如果将标靶球固定在巷道两壁，随着时间的累积，标靶球非常容易受到喷浆、泥灰等物质的覆盖，降低标靶球反射率的同时改变标靶球大小，而且有标靶球扫描不全造成标靶球数据提取困难和提取精度不足的可能。
图三：海量点云中提取标靶球
图四：人工辨别标靶球和手动赋予坐标
如果在作业过程中一人用对中杆将标靶球顶在控制点上进行扫描，又会多增加一人的工作量，还是存在提取标靶球工作量大和标靶球坐标赋予误差较大的问题。
GeoSLAM移动扫描系统创新：基准板（Reference Base）坐标转换方式
GeoSLAM移动扫描系统自带配套基准板，工作前将定位板与扫描系统进行连接（连接是刚性的，单手即可安装），该定位板的十字中心与扫描仪的坐标原点在同一个轴心上。作业时只需将定位板的十字中心置于控制点上，停留10秒，系统会记录该原点的坐标信息，在三个及以上控制点上进行停留定位即可在数据预处理解算过程中将控制点信息导入来自动实现坐标转换，无须人工进入海量点云搜索标靶球或者标靶板。
图五：定位板的十字中心置于控制点上记录控制点信息
图六：控制点直接显示在解算后的数据中
图六：手动输入控制点坐标或者导入文本选择控制点
图七：通过三个控制点即可完成坐标转换及误差分析报告
因为GeoSLAM移动扫描系统还配备高精度惯导单元，可以随时测量自身的姿态，所以该基准板的定位方式不局限于地面控制点，在矿井中的竖直岩壁甚至顶板的控制点也可用该方式进行定位及坐标转换。
总结：传统扫描仪坐标转换方式可以实现三维点云数据坐标转换，但是会增加外业的工作量和人力资源，而且对于内业数据处理人员的要求也较高，同时数据处理也较为复杂，耗时长。
GeoSLAM移动扫描系统创新：基准板（Reference Base）坐标转换方式，全新的定位及坐标转换方式，大大的提高了工作效率，减轻了技术人员的劳动强度，实现了单兵作业。为广大矿山测绘工作者带来了福音。
北京徕达泰科科技有限公司作为英国GeoSLAM公司在中国大陆地区矿山行业的唯一授权合作伙伴，希望能与国内广大的矿山客户及合作伙伴有更多的交流与合作，让矿山行业的测绘工作变得更加高效便捷，LADARTeK始终不忘初心，砥砺前行，满怀对技术的敬畏，为GeoSLAM产品和技术在国内的推广与应用，为国内矿山的三维数字化进程尽一份绵薄之力。
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