LiDARの測量にはナビゲーションデータが必要です。私たちはナビゲーションデータとLiDARデータを組み合わせ、ジオリファレンス付きの点群を作成します。LiDARデバイスは、ポイントが自分自身に対してどこにあるかを知っていますが、LiDARを動かしながら点群を構築できるようにするには、世界のどこにいるかを教えてもらう必要があります。
航法データは多くの場合、慣性航法システム（INS）から得られる。INSは 慣性計測ユニット（IMU）と グローバル・ナビゲーション衛星システム（GNSS）OxTS 。1998年以来、慣性航法とGNSSの世界的リーダーです。INSからの座標は、LiDARのポイント座標にベクトル加算され、点群に使用される最終座標を得る。これにより、LiDARデバイスをINSを搭載したバンや無人航空機（UAV）のような乗り物に搭載し、複数の静的測量を行い、それらをつなぎ合わせる代わりに、広範囲を効率的に測量することができる。
座標系
私たちには小さな角度に見える角度が、距離が離れると非常に大きな問題になることがある。2本の直線が正確に平行であるはずなのに、その間に0.5°のずれがあるとする。これは、線が交差している点に注目すれば小さく見えるかもしれないが、この角度を10m以上外挿すると、線と線の間におよそ10×0.5/360 2π=0.09m=9cm の直線的なずれが生じることになる。これはボアサイトミスアライメントと呼ばれる問題で、2つの座標系が正確に一致していない場合に発生します。この問題は、例えばLiDAR測量のように、数十メートル離れた対象物を見ながら、センチメートル単位の精度を求めるような用途で問題になります。人々は最も正確な点群データを得たいのですが、そのためにはナビゲーション・デバイスとLiDARの座標フレーム間で最も正確な角度較正を行わなければなりません。50m以上の距離では、これらの角度を0.1°に較正する必要がありますが、これは非常に困難です。人間の目は1度より正確な角度を認識できないことが多く、CADでモデリングされたマウントでさえも、これが困難であることがわかります。INSユニット内のIMUの取り付けと真のレーザー座標系も、このように小さな角度で仕様と異なることがあります。
角度の問題に加えて、線形変位の問題もあります。LiDARとINSはある程度離れた場所に設置されるため、これも測定しなければなりません。この影響は距離によって悪化することがないため、角度変位よりも問題にならないことが多いのですが、特に同じエリアを複数の方向から測量する場合に問題になることがあります。現実と測量の間に1つの軸で5cmのオフセットがあった場合、点群のすべての点で、その軸で一定の5cmのオフセットが発生します。そうすると、測量したすべてのオブジェクトが10cm間隔で2回繰り返されることになります。これはしばしば「ダブルビジョン」と呼ばれる。ジオリファレンスされた点群が、その点の位置において最高の精度を持つためには、角度や変位ができる限り現実に近い状態で、十分に較正されたセットアップが必要です。
OxTS Georeferencer ソフトウェアは、点群データを作成するだけでなく、使用したセットアップを校正することもできる。
この「ジオリファレンス点群とは？ 点群とは？シリーズです。
