軌道交通車載移動(dòng)測(cè)量技術(shù)及應(yīng)用

軌道交通

車載移動(dòng)測(cè)量技術(shù)及應(yīng)用

許磊著

◎

中國鐵道出版社有限公司

年北京

2022·

內(nèi)容簡介

本書在總結(jié)移動(dòng)測(cè)量技術(shù)歷史及發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上介紹了國內(nèi)外移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的主要性能參數(shù)技

,、

術(shù)特點(diǎn)以及軌道交通車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的組成工作原理和數(shù)據(jù)解算軟件論述了軌道交通車載移動(dòng)測(cè)量

、,

技術(shù)在數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)解算精度分析質(zhì)量增強(qiáng)等方面涉及的理論知識(shí)總結(jié)了軌道交通車載移動(dòng)測(cè)量技

、、、,

術(shù)在軌道檢測(cè)接觸網(wǎng)檢測(cè)限界檢測(cè)橋梁偏心檢測(cè)和隧道病害檢測(cè)方面涉及的檢測(cè)內(nèi)容檢測(cè)要求檢

、、、、、

測(cè)方法并對(duì)上述檢測(cè)內(nèi)容進(jìn)行試驗(yàn)論證分析

,。

本書可供軌道交通工程測(cè)量檢測(cè)相關(guān)技術(shù)人員以及高校和科研機(jī)構(gòu)研究人員參考使用

、,。

圖書在版編目CIP數(shù)據(jù)

()

軌道交通車載移動(dòng)測(cè)量技術(shù)及應(yīng)用許磊著北京

/—:

中國鐵道出版社有限公司.

,2022.4

ISBN978-7-113-29048-1

軌許軌道交通鐵路測(cè)量測(cè)量

……

技Ⅰ術(shù).①Ⅱ.①Ⅲ.①--

Ⅳ.①U212.24

中國版本圖書館數(shù)據(jù)核字第號(hào)

CIP(2022)058538

書名:軌道交通車載移動(dòng)測(cè)量技術(shù)及應(yīng)用

作者:許磊

責(zé)任編輯:陳小剛張磊編輯部電話:

(010)51870265

編輯助理:楊宣津

封面設(shè)計(jì):尚明龍

責(zé)任校對(duì):焦桂榮

責(zé)任印制:樊啟鵬

出版發(fā)行:中國鐵道出版社有限公司北京市西城區(qū)右安門西街號(hào)

(100054,8)

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印刷:北京博海升彩色印刷有限公司

版次:年月第版年月第次印刷

202241202241

開本:印張:字?jǐn)?shù):千

787mm×1092mm1/1615309

書號(hào):

ISBN978-7-113-29048-1

定價(jià):元

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,,。:(010)51873174

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:(010)63549461

著者簡介

許磊,年月生,畢業(yè)于武漢大學(xué),攝影測(cè)量與遙

19839

感專業(yè)博士?，F(xiàn)任中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司高級(jí)工程

師、注冊(cè)測(cè)繪師。長期從事軌道交通精密測(cè)量、安全監(jiān)測(cè)相

關(guān)研究及工程應(yīng)用,承擔(dān)項(xiàng)國家及省部級(jí)重點(diǎn)課題研究,

5

主持川藏鐵路測(cè)量咨詢?cè)u(píng)估等相關(guān)的余項(xiàng)國家重點(diǎn)工

20

程的項(xiàng)目生產(chǎn)與技術(shù)管理工作。獲得國家發(fā)明專利授權(quán)

項(xiàng)、實(shí)用新型專利項(xiàng)、軟件著作權(quán)項(xiàng),出版專著部,

5881

以第一作者發(fā)表科技論文余篇(其中、各篇),相關(guān)研究成果取得顯著經(jīng)濟(jì)、

10SCIEI2

社會(huì)效益。獲省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)項(xiàng)(其中,中國測(cè)繪學(xué)會(huì)“測(cè)繪科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)”一等獎(jiǎng)

6

項(xiàng),天津市“科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)”二等獎(jiǎng)項(xiàng))、省部級(jí)優(yōu)秀工程勘察獎(jiǎng)余項(xiàng)、國家鐵路

1210

局“鐵路重大科技創(chuàng)新成果”入庫成果項(xiàng)、中國鐵設(shè)“十三五”十大科技成果獎(jiǎng)、第四屆

1

“全國鐵路青年科技創(chuàng)新獎(jiǎng)”。獲鐵三院集團(tuán)公司“十二五”優(yōu)秀科技工作者、中國鐵設(shè)

“十三五”優(yōu)秀青年科技工作者、中國測(cè)繪學(xué)會(huì)“青年測(cè)繪地理信息科技創(chuàng)新人才”、全

國鐵道團(tuán)委“全國鐵路青年崗位能手”等榮譽(yù)稱號(hào)。

ⅰ

序言

新時(shí)代、新發(fā)展催生新需求,人類社會(huì)生產(chǎn)生活呼喚新測(cè)繪。新型測(cè)繪面向三維,

從傳統(tǒng)多尺度向非尺度地理信息實(shí)體全息數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)變。車載移動(dòng)測(cè)量是實(shí)現(xiàn)全息測(cè)繪

的重要技術(shù)手段,在實(shí)景三維城市、市政道路、公路交通等領(lǐng)域得到較為廣泛的應(yīng)用。

近年來,軌道交通也成為車載移動(dòng)測(cè)量典型應(yīng)用領(lǐng)域,其帶狀的測(cè)區(qū)、平順的軌道對(duì)于

車載移動(dòng)測(cè)量具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。同時(shí),軌道中線三維重建、建(構(gòu))筑物幾何病害檢測(cè)、接

觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)等提出了新的需求,這些具有軌道交通特殊的應(yīng)用,對(duì)車載移動(dòng)測(cè)量

帶來新的挑戰(zhàn),對(duì)此進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司(以下簡稱“中國鐵設(shè)”)作為軌道交通行業(yè)車載移動(dòng)測(cè)

量技術(shù)研究和示范應(yīng)用的先行者,自年哈爾濱至牡丹江鐵路電氣化改造項(xiàng)目開始

2014

測(cè)試起,多年來一直積極開拓移動(dòng)測(cè)量技術(shù)在軌道交通行業(yè)的應(yīng)用。經(jīng)過持續(xù)研究和

工程實(shí)踐,中國鐵設(shè)車載移動(dòng)測(cè)量科研團(tuán)隊(duì)自主完成了裝備集成研制、軟件系統(tǒng)研發(fā)、

項(xiàng)目應(yīng)用測(cè)試,累計(jì)工程長度超過公里,線路類型涵蓋城市軌道交通、普速鐵路、

5000

城際鐵路、高速鐵路,為保障軌道交通運(yùn)營安全提供了快速智能化的檢測(cè)技術(shù)手段。

許磊博士作為中國鐵設(shè)車載移動(dòng)測(cè)量科研團(tuán)隊(duì)的核心成員,在系統(tǒng)梳理科研成果

與工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上,編著了《軌道交通車載移動(dòng)測(cè)量技術(shù)及應(yīng)用》一書。該書聚焦車

載移動(dòng)測(cè)量技術(shù)在軌道交通測(cè)量檢測(cè)中的應(yīng)用,清晰闡述車載移動(dòng)測(cè)量技術(shù)歷史、現(xiàn)狀

及發(fā)展趨勢(shì);詳盡介紹車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)組成、工作原理及軌跡線解算軟件;系統(tǒng)論述數(shù)

據(jù)采集、數(shù)據(jù)解算、精度分析、質(zhì)量增強(qiáng)等內(nèi)容,既有流程又有原理;豐富展現(xiàn)線路測(cè)量、軌

道幾何形位測(cè)量、建筑限界檢測(cè)、接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)以及橋梁偏心檢測(cè)等工程案例。

該書為關(guān)于車載移動(dòng)測(cè)量技術(shù)在軌道交通行業(yè)應(yīng)用的科技專著,為推動(dòng)車載移動(dòng)

測(cè)量技術(shù)在軌道交通測(cè)量檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供基礎(chǔ),具有重要學(xué)術(shù)研究和行業(yè)參考的

價(jià)值。

中國工程院院士

年月于北京

20224

ⅱ

ⅰ

前言

截至年底,我國城市軌道交通運(yùn)營總里程為,個(gè)城市開通線路

20218708km51269

條,鐵路運(yùn)營總里程超過萬,其中高速鐵路已達(dá)到萬;“四縱四橫”高鐵網(wǎng)提

15km4km

前建成,“八縱八橫”高鐵網(wǎng)加密成型,我國建成了世界上最現(xiàn)代化的軌道交通網(wǎng)和最發(fā)

達(dá)的高鐵網(wǎng)。根據(jù)《“十四五”現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展規(guī)劃》(國發(fā)〔〕號(hào)),到

202127

年,全國鐵路營業(yè)里程將達(dá)到萬,其中高鐵萬。中國高鐵已成為亮

202516.5km5km

麗的“國家名片”。在取得重大成就的同時(shí),我們還面臨著諸多挑戰(zhàn),其中,運(yùn)營期檢測(cè)

工作受作業(yè)時(shí)間短、作業(yè)環(huán)境差、安全隱患多、檢測(cè)效率低等諸多問題困擾,傳統(tǒng)檢測(cè)方

式已無法滿足新時(shí)代軌道交通應(yīng)用需要。針對(duì)這一現(xiàn)狀,年開始,本書筆者帶領(lǐng)研

2014

發(fā)團(tuán)隊(duì),開展“基于車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的軌道交通檢測(cè)技術(shù)研究”科研攻關(guān),探索出一套

高效率、高精度、全要素、多用途、大數(shù)據(jù)、真三維的綜合檢測(cè)技術(shù)手段。

車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)以平均/速度行駛的同時(shí),可連續(xù)獲取間距的高

80kmh1~3cm

密度海量點(diǎn)云及全景影像。通過提取影像色彩信息,融合形成彩色激光點(diǎn)云。基于點(diǎn)

云大數(shù)據(jù),將路基、橋梁、隧道、軌道、接觸網(wǎng)等設(shè)備設(shè)施進(jìn)行三維模型重建,實(shí)現(xiàn)軌道平

順性檢測(cè)、接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)、橋梁偏心檢測(cè)、隧道形變監(jiān)測(cè)、隧道表觀病害檢測(cè)、車

輛及建筑物限界測(cè)量、橫斷面測(cè)繪等多種功能應(yīng)用,真正做到“外業(yè)一次性采集、內(nèi)業(yè)多

方面應(yīng)用”。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)和海量數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布系統(tǒng)是車載移

動(dòng)測(cè)量研發(fā)的核心技術(shù),這些系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高、海量數(shù)據(jù)處理快、模型重建精度

高、專業(yè)分析功能全等特點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)檢測(cè)、成果發(fā)布,為軌道交通勘察設(shè)

計(jì)、施工建造、運(yùn)營維護(hù)全生命周期的快速檢測(cè)提供技術(shù)手段,是智能化軌道交通檢測(cè)

未來發(fā)展的方向。

本書是城市軌道交通數(shù)字化建設(shè)與測(cè)評(píng)技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室綜合檢測(cè)監(jiān)測(cè)評(píng)估技

術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)科研成果的總結(jié)。本書首先闡述移動(dòng)測(cè)量技術(shù)的發(fā)展歷史及趨勢(shì),然后分

析移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的組成及工作原理,再重點(diǎn)研究車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)采集、數(shù)

據(jù)融合解算、精度指標(biāo)分析、成果質(zhì)量增強(qiáng)等主要內(nèi)容,最后論述移動(dòng)測(cè)量技術(shù)在軌道

交通關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)中的應(yīng)用案例并展望其在軌道交通工程檢測(cè)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。

ⅱ

在本書編寫過程中,中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司牟春霖、鞏健、豆孝磊等參與部分

章節(jié)的編寫,譚兆、秦守鵬等提供部分素材及整理工作,中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司測(cè)

繪地理信息研究院張冠軍總工程師、李亞輝副院長等提出寶貴的修改意見。

由于作者理論水平有限,學(xué)術(shù)研究能力尚有較大提升空間,加之搜集的參考文獻(xiàn)尚

不夠齊全,書中難免存在錯(cuò)誤與紕漏,懇請(qǐng)讀者不吝批評(píng)指正。相關(guān)意見和建議可以發(fā)

送至郵箱,不勝感激。

xulei2013@

著者

年月于天津

20223

1

目錄

第1章緒論…………

1

移動(dòng)測(cè)量技術(shù)歷史現(xiàn)狀及發(fā)展……………………

1.1、1

國內(nèi)外移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)介紹……………

1.25

第2章工作原理…………

17

系統(tǒng)組成及工作原理………………

2.117

常用軌跡線解算軟件………………

2.227

第3章數(shù)據(jù)采集…………

35

工作準(zhǔn)備……………

3.135

外業(yè)采集……………

3.243

相關(guān)理論……………

3.359

第4章數(shù)據(jù)解算…………

66

常用坐標(biāo)系及轉(zhuǎn)換…………………

4.166

基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)解算……………………

4.269

軌跡線數(shù)據(jù)解算……………………

4.389

點(diǎn)云數(shù)據(jù)融合………………………

4.4101

點(diǎn)云賦色……………

4.5105

第5章精度分析………………………

107

主要誤差分析………………………

5.1107

成果精度驗(yàn)證………………………

5.2109

第6章質(zhì)量增強(qiáng)………………………

112

質(zhì)量控制策略………………………

6.1112

坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換方法…………………

6.2116

ⅱ

點(diǎn)云精度提升………………………

6.3130

點(diǎn)云預(yù)處理…………

6.4140

第7章綜合應(yīng)用………………………

159

軌道檢測(cè)……………

7.1159

接觸網(wǎng)檢測(cè)…………

7.2172

限界檢測(cè)……………

7.3183

橋梁偏心檢測(cè)………………………

7.4196

隧道病害檢測(cè)………………………

7.5199

第8章總結(jié)與展望……………………

225

參考文獻(xiàn)……………………

226

附錄縮略詞釋義………………………

230

1

第1章緒論

年國家測(cè)繪地理信息局發(fā)布測(cè)繪行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)車載移動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)規(guī)范

2016,《》(CH/T

其中定義車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)為在

6003—2016),“”(vehicle-bornemobilemappingsystem):

車載平臺(tái)上集成控制系統(tǒng)定位測(cè)姿系統(tǒng)及一種或多種其他測(cè)量傳感器激光掃描儀數(shù)

,、(、

碼相機(jī)視頻攝像機(jī)等的綜合測(cè)量系統(tǒng)

、)。

年中國鐵建股份有限公司發(fā)布企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鐵路車載移動(dòng)測(cè)量技術(shù)規(guī)程

2020,《》(Q/

其中定義鐵路車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)

CRCC13501—2020),“”(railwayvehicle-bornemobile

為以軌道車輛為平臺(tái)集成了控制系統(tǒng)定位測(cè)姿系統(tǒng)及其他測(cè)量傳感器

mappingsystem):,、

激光掃描儀數(shù)碼相機(jī)等的綜合測(cè)量系統(tǒng)

(、)。

年中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)車載激光移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)

2021,《》(T/CAGIS

其中定義車載激光移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)

5—2021),“”(vehicle-mountedLiDARmobilemapping

為在車載平臺(tái)上具備集成控制系統(tǒng)定位測(cè)姿系統(tǒng)激光掃描系統(tǒng)全景影像系

system):,、、、

統(tǒng)里程編碼計(jì)等多傳感器的綜合測(cè)量系統(tǒng)

、。

近年來在鐵路城際地鐵等軌道交通工程領(lǐng)域伴隨不同的使用需求出現(xiàn)多種形式

,、、,,

的移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)首先不同形式的搭載平臺(tái)被利用例如軌道平板車軌道小車汽車

。,,、、、

火車無人機(jī)背包等其次多種方式的移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)被集成例如僅集成控制系統(tǒng)激光

、、。,,、

掃描儀里程編碼計(jì)的自移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)主要用于盾

、(distancemeasuringinstrument,DMI),

構(gòu)法隧道形變檢測(cè)領(lǐng)域本章將主要介紹以軌道交通車輛或行駛在軌道上的移動(dòng)工具為

。

載體平臺(tái)并在該載體平臺(tái)上搭載多種集成方式的移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與工程應(yīng)用

,。

綜上所述本章將軌道交通車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)

,“”(vehicle-bornemobilemapping

定義為以軌道交通車輛或行駛在軌道上的移動(dòng)工具為

systemofrailtransit,VMMSRT):

載體平臺(tái)搭載多種集成方式的移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)該移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)包含控制系統(tǒng)同時(shí)集成

,。,

定位測(cè)姿系統(tǒng)激光掃描儀數(shù)碼相機(jī)數(shù)碼攝像機(jī)結(jié)構(gòu)光掃描儀里程編碼計(jì)等一種或多種

、、、、、

傳感器設(shè)備圖所示為輕型鐵路移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)

。1.0-1。

1.1移動(dòng)測(cè)量技術(shù)歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展

移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)由早期僅用于移動(dòng)測(cè)圖逐步發(fā)展為結(jié)構(gòu)物表觀病害檢測(cè)等多種用途的

,

綜合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集傳感器由單一的攝像機(jī)發(fā)展為激光掃描儀數(shù)碼相機(jī)數(shù)碼

。、、

2

圖輕型鐵路移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)

1.0-1

攝像機(jī)結(jié)構(gòu)光掃描儀等多種傳感器的組合設(shè)備設(shè)備由少數(shù)科研機(jī)構(gòu)的自產(chǎn)自用發(fā)展

、。,

為專業(yè)化公司生產(chǎn)銷售且定位測(cè)姿激光掃描儀全景相機(jī)等主要傳感器性能日趨穩(wěn)定

,、、、

關(guān)鍵參數(shù)指標(biāo)越來越高

。

依靠傳感器技術(shù)進(jìn)步移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)正在朝向集成化輕量化高性能等方向發(fā)展涌

,、、,

現(xiàn)眾多知名設(shè)備的制造商和集成商伴隨應(yīng)用領(lǐng)域拓展移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用正在朝向?qū)I(yè)

。,

化多用途等方向發(fā)展開拓了多種行業(yè)和工程領(lǐng)域的典型應(yīng)用

、,。

1.1.1移動(dòng)測(cè)量技術(shù)歷史

世紀(jì)年代末期至世紀(jì)年代初期移動(dòng)測(cè)圖系統(tǒng)

20802090,(mobilemappingsystems,

逐漸被開發(fā)年俄亥俄州立大學(xué)公布了高速公

MMSs)。1991,(TheOhioStateUniversity)

路測(cè)圖項(xiàng)目第一個(gè)可用的地面移動(dòng)測(cè)圖系統(tǒng)這套系統(tǒng)被取名為該系統(tǒng)主要由

。GPS-Van,

定位測(cè)姿和立體視覺兩部分子系統(tǒng)組成定位測(cè)姿系統(tǒng)包括差分模式的全球定位系統(tǒng)

。

衛(wèi)星接收機(jī)精確的輪數(shù)傳感器航空質(zhì)量的陀螺儀這

(globalpositioningsystem,GPS)、、。

款高速公路測(cè)量車以及軟硬件系統(tǒng)的開發(fā)歷時(shí)約年零個(gè)月最初目標(biāo)是提供幾乎連續(xù)

,13,

的不大于間隔的速率信息并提供的定位精度立體視覺系統(tǒng)測(cè)量車在行駛

15m,5~10m。

過程中每秒獲取一次立體像對(duì)并同時(shí)將記錄的位置信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)利用解析攝影測(cè)

,GPS,

量方法校準(zhǔn)數(shù)碼相機(jī)通過大地測(cè)量方法確定了天線與攝像機(jī)視點(diǎn)中心之間的偏移

,GPS

量兩個(gè)攝像機(jī)視野中的每個(gè)物體都可以定位在貨車前方約處通過提取道路邊緣信

,10cm,

息來證明數(shù)字立體影像自動(dòng)分析方法的可行性

。

3

由上可見最初的移動(dòng)測(cè)圖系統(tǒng)主要包括測(cè)圖傳感器提供空間參考的定位導(dǎo)航單元

,、,

以及將兩類硬件進(jìn)行時(shí)間同步的裝置這套系統(tǒng)通過集成在移動(dòng)平臺(tái)的攝像傳感器獲取

。,

或立體攝像機(jī)的周邊環(huán)境空間幾何信息伴隨激光雷達(dá)

2D3D()。(lightdetectionandranging,

技術(shù)的發(fā)展激光雷達(dá)逐步取代數(shù)碼攝像機(jī)成為移動(dòng)測(cè)圖系統(tǒng)主要的測(cè)圖傳感

LiDAR),,

器移動(dòng)測(cè)圖系統(tǒng)也發(fā)展為移動(dòng)激光掃描測(cè)量系統(tǒng)

,“”“”(mobilelaserscanningmapping

system,MLS)。

1.1.2移動(dòng)測(cè)量技術(shù)現(xiàn)狀

1.在車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)集成方面

國外奧地利公司加拿大公司美國公司瑞士公司

,RIEGL、Optech、Trimble、Leica、

德國公司等相繼推出商業(yè)化的車載移動(dòng)測(cè)量產(chǎn)品國內(nèi)北京北科天繪科技有限

IGI。,

公司簡稱北科天繪公司武漢海達(dá)數(shù)云技術(shù)有限公司簡稱海達(dá)數(shù)云公司

(“”)、(“”)、

上海華測(cè)導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司簡稱華測(cè)導(dǎo)航公司廣州南方測(cè)繪科技股份有限

(“”)、

公司簡稱南方測(cè)繪公司等公司集成開發(fā)了車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)并在國內(nèi)占據(jù)主

(“”),,

要測(cè)繪市場國內(nèi)高校和科研院所也進(jìn)行了移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的集成研究如武漢大學(xué)

。,、

同濟(jì)大學(xué)首都師范大學(xué)山東科技大學(xué)中國人民解放軍戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大

、、、

學(xué)中國測(cè)繪科學(xué)研究院等

、。

2.在車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方面

車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理主要包括地面基準(zhǔn)站的靜態(tài)數(shù)據(jù)解算慣性導(dǎo)航數(shù)據(jù)解

、

算點(diǎn)云及影像數(shù)據(jù)與軌跡數(shù)據(jù)的融合解算點(diǎn)云及影像數(shù)據(jù)的增強(qiáng)處理點(diǎn)云及影像數(shù)據(jù)

、、、

的后處理與應(yīng)用

。

基站靜態(tài)數(shù)據(jù)的解算進(jìn)行移動(dòng)測(cè)量前需要在測(cè)量區(qū)域布設(shè)基準(zhǔn)站并采用全球

(1):,,

導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)靜態(tài)觀測(cè)方法獲得基準(zhǔn)站點(diǎn)的空

(globalnavigationsatellitesystem,GNSS),

間坐標(biāo)系或工程獨(dú)立坐標(biāo)系的坐標(biāo)成果例如利用徠卡公司的軟件將

。,LeicaGeoOffice,

觀測(cè)星歷文件處理為基線網(wǎng)再利用工程測(cè)量網(wǎng)通用平差軟件分別進(jìn)行無約束

,CosaGPS,、

約束平差處理獲得基準(zhǔn)站點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)成果

,。

慣性導(dǎo)航數(shù)據(jù)的解算將的地面衛(wèi)星基準(zhǔn)站移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)上的流動(dòng)站和慣

(2):GNSS、

性測(cè)量單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合解算例如利用

(inertialmeasurementunit,IMU)。,Applanix

公司的軟件將觀測(cè)數(shù)據(jù)地面基站觀測(cè)數(shù)據(jù)地面基準(zhǔn)站的地理空間坐標(biāo)等

POSPac,IMU、、

數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件系統(tǒng)設(shè)置不同的融合方法和的融合分為松耦合與緊耦合模

,(GNSSIMU,

式獲得載體平臺(tái)的高精度位置和姿態(tài)信息

),。

移動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)的融合將與進(jìn)行組合形成定位測(cè)姿系統(tǒng)

(3):GNSSIMU,(position

獲得移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的高精度定位與測(cè)姿數(shù)據(jù)車載移動(dòng)測(cè)

andorientationsystem,POS),。

量系統(tǒng)利用三維激光掃描系統(tǒng)和數(shù)碼影像采集系統(tǒng)采集空間點(diǎn)云數(shù)據(jù)和數(shù)碼影像數(shù)

,

據(jù)通過系統(tǒng)檢校獲得激光掃描系統(tǒng)和影像采集系統(tǒng)與中心的相對(duì)位置和姿態(tài)

。,POS,

4

利用提供的搭載平臺(tái)位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)以及時(shí)間同步數(shù)據(jù)將點(diǎn)云數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)

POS,,

轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一的地理坐標(biāo)系下再利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)與影像數(shù)據(jù)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系將二者數(shù)據(jù)融

。,

合最終形成彩色點(diǎn)云從而直觀反映出軌道交通沿線地物及基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)施的表面色彩

,,、

結(jié)構(gòu)和尺寸等信息

。

移動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)的增強(qiáng)車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量誤差直接影響數(shù)據(jù)精度和成果質(zhì)

(4):

量分析研究其誤差來源及特性是對(duì)其性能評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的誤差分為傳

,。

感器相關(guān)的誤差和系統(tǒng)集成的誤差移動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)的增強(qiáng)即為提高數(shù)據(jù)的精度與質(zhì)量

。。

與傳感器相關(guān)的主要誤差有觀測(cè)誤差測(cè)量誤差激光掃描儀測(cè)量誤差數(shù)碼相

GNSS、IMU、、

機(jī)誤差時(shí)間同步板誤差可通過集成高性能的傳感器以降低相關(guān)誤差與系統(tǒng)集成相關(guān)

、,。

的主要誤差有系統(tǒng)安裝及檢校誤差時(shí)間基準(zhǔn)同步誤差空間坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換誤差可通過合

、、,

理選擇系統(tǒng)檢校場地降低秒脈沖觸發(fā)的同步延遲時(shí)間沿線布設(shè)不同密度的控制靶標(biāo)等

、、

提升系統(tǒng)的精度

。

移動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)的后處理利用移動(dòng)測(cè)量獲取的高精度彩色激光點(diǎn)云與高清晰數(shù)碼

(5):

影像數(shù)據(jù)采用自動(dòng)化或人工輔助交互等方式將點(diǎn)云或影像數(shù)據(jù)中的地物進(jìn)行分類及提

,,

取再利用分類提取的地物信息進(jìn)行幾何模型重建基于重建的三維模型進(jìn)行空間位置及

,,

幾何尺寸分析及檢測(cè)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同功能應(yīng)用例如軟件可實(shí)現(xiàn)道路標(biāo)線鐵路軌

,。,Orbit、

道城市交通指示牌電纜線路等地物分類提取與模型重建還可以實(shí)現(xiàn)地形圖測(cè)繪點(diǎn)云

、、、,、

與影像數(shù)據(jù)的在線發(fā)布與瀏覽等功能

。

3.在車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的工程應(yīng)用方面

隨著車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)硬件的廣泛推廣點(diǎn)云與影像數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)的深度開發(fā)

,,

車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在不同領(lǐng)域在城市的交通設(shè)施道路井蓋電力線與電桿

。、、、

建筑物立面建模等方面在公路檢測(cè)及改擴(kuò)建車道級(jí)導(dǎo)航地圖采集在軌道交通資產(chǎn)普查

,、,

與限界檢測(cè)等方面被越來越多地使用在提高測(cè)量精度的同時(shí)也提升了檢測(cè)效率正在逐

,,,

步地改變傳統(tǒng)測(cè)量檢測(cè)方法

。

1.1.3移動(dòng)測(cè)量技術(shù)發(fā)展

伴隨硬件系統(tǒng)的成熟集成度的提升應(yīng)用行業(yè)的拓展移動(dòng)測(cè)量技術(shù)向著輕量化多

、、,、

平臺(tái)專業(yè)化大眾化方向發(fā)展

、、。

1.測(cè)量設(shè)備的輕量化

隨著慣性測(cè)量單元激光掃描儀等主要傳感器的小型化移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的整體質(zhì)量在

、,

逐漸減輕集成化程度逐漸增強(qiáng)

,。

表所列的國內(nèi)外設(shè)備多數(shù)廠家以系統(tǒng)集成為主采用的激光掃描儀多為

1.1-1,,RIEGL

品牌系統(tǒng)多為品牌移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的性能參數(shù)逐漸提高的同時(shí)設(shè)備逐步

、POSApplanix。,

輕量化

。

5

表1.1-1國內(nèi)外主要品牌的移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)

序號(hào)品牌型號(hào)推出日期設(shè)備質(zhì)量主要參數(shù)

最大點(diǎn)頻

年:1.6MHz

1OptechLynxHS-6002018117.5kg最大線頻線