1.平面特征约束下基于EIV模型描述的点云配准方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，基于采集的平面LiDAR点云数据，利用主成分分析法估算平面特征的法向量，并利用平面特征的法向量与模实现对三维空间中平面特征的表达，最后，通过参数的规则化处理得到三维空间中平面特征数学表达的具体形式；

步骤2，基于单位四元数与三维空间中平面特征参数之间的运算实现平面特征空间相似变换过程的描述，并利用EIV模型对平面特征数据采集的误差进行描述与表达；

步骤3，基于总体最小二乘准则的约束构建空间相似变换参数的求解模型，根据求解模型求解得到相邻两个LiDAR测站间点云配准的参数；

步骤4，从两个相邻LiDAR测站S1和S2的点云中分别提取三对以上的同名平面特征，基于步骤1对同名特征进行处理得到各平面特征的数学表达式，选择S1测站作为基准测站、S2测站作为待配准测站，并基于步骤2、步骤3计算得到相邻两个LiDAR测站之间的点云配准参数；基于计算的点云配准参数对S2测站中所有点云数据实施空间相似变换处理，进而实现相邻两个LiDAR测站之间点云数据的融合；

步骤1包括：

步骤1‑1，基于采集的平面LiDAR点云数据，利用主成分分析法估算平面特征的法向量：定义来自空间中一平面特征的采样点集合Np＝{pi}，pi表示第i个位于平面上的采样点，根据式(1)构建相应的协方差矩阵C：其中，pc表示采样点集合Np的中心，k表示采样点总数；T表示矩阵的转置；

协方差矩阵C的所有特征值λj均为非负实数，且特征值对应的特征向量nj两两正交，与采样点集合Np的主成分相对应，λj表征了相邻采样点集合Np在对应的特征向量方向上的变化程度，其中，j＝1,2,3；

考虑到采样平面为2维流形曲面，设λ1<λ2<λ3，过中心pc且垂直于向量n0的平面方程T(x):(x‑pc)·n0＝0使得pi至平面的距离平方和最小，因此，n0近似表示了平面特征的法向量；

步骤1‑2，利用平面特征的法向量与模的组合实现对三维空间中平面特征的表达，并通过参数的规则化处理得到空间中平面特征的数学表达式：经步骤1‑1计算得到三维空间中平面特征的法向量为n，设定p表示空间相似变换前位于平面特征之上的任意一点，基于法向量n和p做如下规则化处理：对平面的法向做单位化处理：l＝n/||n||；

以坐标原点到平面特征的距离m作为表达平面特征的第四个元素，已知平面的单位法向量l与其所经过的任意一点p，模m的数学表达形式如下：m＝p·l    (2)

经过规则化处理，在三维空间中平面特征法向方向确定的情况下，将单位化法向l与模m组合得到四元组 利用所述四元组实现对三维空间中任一平面特征的表达，其对应的参数是唯一的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2包括：步骤2‑1，分别对空间中平面特征的法向量与模实施三维空间相似变换；

步骤2‑2，利用EIV模型对平面特征的法向量采集误差进行描述与表达；

步骤2‑3，利用EIV模型对平面特征的模采集误差进行描述与表达。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2‑1包括：空间相似变换前后平面特征的法向量与模之间的对应关系表达为：其中，lb、la分别表示空间相似变换前平面特征的单位法向量和空间相似变换后平面特征的单位法向量；ma表示空间相似变换后平面特征的模；pb、pa分别表示空间相似变换前位于平面特征上的一采样点和空间相似变换后位于平面特征上的一采样点；R、t和μ分别表示空间相似变换过程对应的数学参数，即：旋转矩阵、平移向量和缩放系数；

利用单位四元数 对三维空间中的旋转变换进行描述时，旋转矩阵R与单位四元数之间的关系表达如下：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2‑2包括：如式(3)所示，单位方向向量的空间相似变换过程的数学描述如下：la＝Rlb      (5)考虑平面特征方向向量的提取误差，利用EIV模型将式(5)进一步表达为：其中， 分别表示la的误差、la的误差。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤2‑3包括：如式(3)所示，在平面特征法向量确定的情况下，利用空间相似变换前平面特征的法向量与位于平面上的任意一点pb计算得到平面的模，具体如下：

ma＝μ(Rpb)·(Rlb)+t·Rlb     (7)考虑平面特征的提取误差，式(7)进一步表达为：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤3包括：步骤3‑1，基于空间相似变换后同名特征的单位法向量相等构建相应的条件约束：令函数 展开式(6)，得到：令中间参数 中间参数 式(9)进一步表达为：其中， 表示 的初值；

0

将单位四元数 的初值 与旋转矩阵R的初值R 代入上式，计算得到A1与B1的值：0

B1＝R；

令中间参数G1＝[I ‑B1]，中间参数 式(10)改写如下：G1e1＝A1δξ1‑l1       (11)其中，I表示单位矩阵，中间参数步骤3‑2，基于空间相似变换后同名特征的模相等构建相应的条件约束：令 是中间参数，对

式(7)进行线性化：

T

考虑到δt＝[δtx  δty  δtz] ，令中间参数 中间参数中间参数 中间参数 中间

T

参数δξ2＝[δμ δtx δty δtz]，其中T表示矩阵的转置，δμ、δtx、δty、δtz分别表示对μ、tx、ty、tz的改正量；

则式(12)进一步表达为：

令 式(13)中的各元素进一步表达为：令中间参数G2＝[0 ‑B2]，中间参数G3＝[I ‑B3]，中间参数 式(13)改写如下：G2e1+G3e2＝A2δξ1+A3δξ2‑l2    (14)其中，中间参数

步骤3‑3，基于单位四元数的特性构建相应的条件约束；

步骤3‑4，基于总体最小二乘的约束求解空间相似变换参数；

步骤3‑5，评定精度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤3‑3包括：利用单位四元数表达三维空间的旋转变换时，需要满足如下条件：对式(15)进行Taylor展开并取至一次项得到：令中 间参 数A q＝ [2q 0  2q 1  2q 2  2q 3  0  0  0  0] ，中 间参 数则式(16)进一步改写为：

Aqδξ+lq＝0     (17)。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤3‑4包括：令中间参数 中间参数 中间参数 中间参数 中间参数 则式(11)和(14)统一表达为：

Ge＝Aδξ‑l      (18)T

以ee＝min为目标，构建基于总体最小二乘准则约束的Lagrange极值函数其中，λ1、λ2分别表示式(18)和式(17)所对应的Lagrange乘常数向量和Lagrange乘常数；

式(19)分别对e、δξ、λ1、λ2求偏导，并令所得表达式等于0，得到：根据式(20)，得到e的表达式：T

e＝‑Gλ1    (24)将式(24)代入式(22)，得到：QXXλ1+Aδξ＝l      (25)T

其中，中间参数QXX＝GG；

联立式(25)、式(21)与式(17)，得到：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤3‑5中，用如下公式计算配准的精度σ：其中，z表示同名特征的对数。