经过多年的发展,车载移动测量技术已经相当成熟,其将GNSS/INS定位定姿、三维激光扫描、近景影像等多种技术手段融为一体,可在快速移动过程中实时获取周边地物的点云及影像信息。然而,此类系统只能对街道或建筑外层进行扫描,无法深入建筑内部对室内、地下等特殊环境进行精细扫描,因此背负式移动测量技术逐渐成为测绘学科的研究热点,其核心是定位定姿技术。GNSS/INS能够提供高精度的导航信息,背包移动测量系统通过位姿与激光雷达等数据融合实现高精度制图。然而在室内或者GNSS信号长期失锁的观测环境下,制约了 GNSS/INS组合导航系统的定位精度,无法满足高精度制图。同步定位与制图技术(Simultaneous Location and Mapping,SLAM)是一种相对定位方法,其核心思想是利用激光雷达获取周边环境信息,再通过点云特征提取、匹配等算法的计算获取载体的POS来实现相对定位。近年来,随着激光SLAM技术的发展,基于激光SLAM的背负式移动测量系统应运而生。针对背包移动测量系统在弱GNSS信号区域中高精度定位的难题,本文基于激光SLAM的室内外背包移动测量系统,对该系统涉及的背包多传感器时间同步技术、多传感器的空间位置关系标定技术、激光SLAM技术等内容进行了广泛的研究,主要内容如下:(1)背包多传感器时间同步技术。时间同步技术是多传感器数据融合的重要技术,精确的时间同步是背包移动测量系统实现高精度制图的前提。本文阐述了背包移动测量系统上核心传感器的时间同步方法,在作业过程中通过引入GPS时间系统,能够实现多传感器高精度的时间同步。(2)背包多传感器的标定技术。背包移动测量系统的标定包括载体与激光扫描仪之间的相对空间关系和两个激光扫描仪之间的相对空间关系。本文采用基于面约束模型对载体与激光扫描仪的空间位置关系进行标定,并对标定的精度进行分析,标定后的残差中误差为0.051m;采用基于平面转换模型的外参数标定方法获得了两个激光雷达(VLP-16)之间的相对空间关系,并对标定的精度进行评估,转换后点到平面的均方根误差均小于2cm,精度较好。(3)激光SLAM技术。将激光SLAM技术与背包移动测量技术相结合,对基于图优化的激光SLAM理论进行了梳理。结合传感器的特点与实际项目需求,自主研发3D激光SLAM背包移动测量系统,通过该系统在室内和室外场景下进行实验,都获得了与实际场景相吻合的三维点云数据和地图,最后通过精度实验分析,该系统在室内的相对精度达到0.027m,室外的相对精度达到0.037m,满足大项目测量任务。