【多平台激光雷达测量系统在公路测量中的应用】公路测量_机载LIDAR应用案例-华测导航

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多平台激光雷达测量系统助力公路测量
项目背景
随着经济社会的不断进步,公路建设的速度在进一步加快。传统测量模式由于其数据获取模式单一、自动化程度不高、劳动强度大、工作效率低下等弊端,已不能满足新时代公路建设对公路测绘的新要求。与传统测量技术相比较,GPS-RTK技术可以在一定程度上降低外业劳动强度,提高野外工作效率,但是GPS-RTK实测仍然需要测量人员在测区多次布点,逐点测量,且在地形复杂区域会面临外业实测人员很难安全到达的问题。
地形复杂的山区公路测量项目
AS300HL多平台激光雷达用于公路测量的优势
技术优势
1、激光雷达对薄云和植被有一定的穿透能力,若只需获取激光点云数据,其航飞作业对天气的要求较低,可在阴天甚至夜间作业,缩短数据获取周期。

2、采用高精度、高密度的雷达点云数据提取纵横断面,具有自动化程度高、精度高、速度快等优势。

3、安全性更高,并能极大地减少外业花费的人力、物力,能大幅提高工作效率。在地形复杂、外业实测人员很难安全到达区域,机载雷达的优势更加明显。
典型应用案例—广西东兰至都安大兴公路
1、测区概况

东兰至都安大兴公路(大化段)全线约30公里,分为两个标段,本次项目起始设计里程为K15+900-K30+622.488,项目由河池市大化县板升乡岭干上起始,经过弄常保、下峒止于弄沙附近,项目地形相对高差约600米,测区位于广西河池大化县七百弄风景区附近,无论从地形还是地理位置都属于特困难地带。


项目地理位置

项目地理位置


2、项目设备选型
本次项目位于河池市大化县七百弄地质公园附近,全线长度约30公里,这个项目预先设计是用RTK传统的人工做纵横断面测量及一些调查,但当项目进行到K16公里的时候就很困难了,坡度大,植被茂密,人根本就上不去,全站仪免棱镜模式也无法穿透,后来又考虑到摄影测量的方法,但由于测区阴雨连绵,经常大雾,因此该方案客户也放弃了。于是决定后半段尝试采用机载雷达测量。


地形高差大,地形复杂

地形高差大

地形高差大

AS-300HL多平台激光雷达系统,机载雷达系统

AS-300HL机载雷达

植被茂盛,全站仪免棱镜无法穿透

植被茂盛,全站仪免棱镜无法穿透

大雾蒙蒙,摄影测量受限

大雾蒙蒙,摄影测量受限


3、技术解决方案
(1)技术工艺流程
使用机载多平台激光雷达测量系统快速获取沿线高精度激光点云数据,再配以专业的数据处理软件,整体数据采集与处理流程如下:


整体工艺流程

整体工艺流程


(2)数据外业采集
在测量过程中,需要将激光雷达系统上的POS系统与外部参考站的数据进行同步观测,并在测量完成后联合解算。
设备安装并检查后通电,利用手持端对激光雷达进行参数设置。


远程控制终端界面

远程控制终端界面


(3)数据内业预处理
数据内业预处理主要包括基站数据转换、POS数据处理、激光点云解算、精度验证,生成具有三维地理空间坐标的激光点云,为后期的纵横断面测量应用提供数据基础。
解算后的点云效果如下图所示:


点云成果


(4)数据内业后处理
采用自研的点云综合处理软件CoProcess,先进行点云数据的去噪、地面点分类处理,然后自动提取纵横断面点。
①点云去噪
在点云的实际测量过程中受到各种人为或环境因素的影响,使得测量结果包含噪声。噪声会影响后续数据处理的时间和质量,因此需要在滤波前降低或消除噪声。

CoProcess软件可提供孤立点滤波,如下图所示:


点云去噪

点云去噪


②地面点分类
CoProcess软件提供地面点自动分类功能,自动滤除植被、房屋等非地面点。


地面点分类


地面点分类

分类前点云

分类前点云

地面点点云

地面点点云


③自动提取纵横断面点
CoProcess软件道路设计模块支持dxf、txt和dat格式中桩文件的导入并可根据中桩文件自动提取道路横、纵断面特征点,如下图:



导入中桩数据

导入中桩数据


软件可按照坡度、等距以及高程差三种方式提取横断面特征点以及对断面范围进行设置,有效地提取反映真实地形信息的特征点,准确地获取变化点的位置。



断面生成

断面生成

断面生成


4、项目成果
本项工程自2019年01月23日开工至2019年01月30日完工。本项目完成的工作量如下:
(1)约17公里的激光雷达点云数据;



点云数据

点云数据


(2)16.262公里纵断面DMX文件;



纵断面DMX文件
纵断面DMX文件



(3)16.262公里横断面HDM文件;



横断面HDM文件
横断面HDM文件




软件提供横断面方向修改功能,当客户需要适当调整横断面角度或者中桩位非常近的时候出现断面线交叉的情况,可直接输入旋转角度进行调整。




交叉调整前

交叉调整前

交叉调整后

交叉调整后

整体调整前

整体调整前

整体调整后(顺时针30°)

整体调整后(顺时针30°)


生成的横断面可通过切片视图进行检查和移动、删除、增加等编辑,防止地形特征点的丢失。生成切片视图时可设置切片厚度、切片长度和切片点大小。




切片视图
切片视图



5、项目总结
本次项目,按照以前用传统的人工测量,需要15个人外加至少15个农民工花费不少于15个工作日,而采用机载激光雷达,只需要四个人加一辆车,外业2天,内业5天,激光雷达能够给客户提高效率、节省测量费用及人员时间成本。

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