車(chē)載三維激光l雷達(dá)在公路斷面測(cè)量中的應(yīng)用

隨著城市的快速發(fā)展，我國(guó)面臨著大量的道路改擴(kuò)建問(wèn)題?？v橫斷面測(cè)量是道路改擴(kuò)建工程的重要組成部分。與新建的城市道路不同，它沒(méi)有規(guī)則可循，實(shí)際操作難度大。傳統(tǒng)的縱向和橫截面測(cè)量數(shù)據(jù)采集方法包括全站儀和RTK測(cè)量。受限于傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)數(shù)據(jù)采集方式單一、工作效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果不直觀、自動(dòng)化程度低等諸多弊端，如何安全、高效、準(zhǔn)確地獲取城市空間數(shù)據(jù)，并進(jìn)行可靠的多數(shù)據(jù)采集。平臺(tái)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理成為急需解決的問(wèn)題。

車(chē)載三激光掃描測(cè)量技術(shù)是一種集多傳感器集成和多種測(cè)量原理于一體的綜合地面測(cè)量技術(shù)。它以車(chē)輛為平臺(tái)，集成GNSS、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、激光掃描儀、攝像頭等多種傳感器，實(shí)時(shí)采集建筑物、植被、道路等地表物體在行駛過(guò)程中的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。車(chē)輛，為道路信息的收集和更新提供了一種新的方式。這項(xiàng)新技術(shù)打破了傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量方式，具有快速、非接觸滲透、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)、主動(dòng)、高密度、高精度、數(shù)字化、自動(dòng)化等特點(diǎn)。近年來(lái)，隨著導(dǎo)航定位技術(shù)、慣導(dǎo)技術(shù)、激光掃描技術(shù)和成像技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，車(chē)載三激光掃描測(cè)量已成為快速、高效采集城市空間數(shù)據(jù)的有效途徑?？捎糜谛迯?fù)、重建和擴(kuò)建舊道路。提供一種具有廣闊市場(chǎng)和應(yīng)用前景的新型高效方法。

車(chē)載3D激光掃描系統(tǒng)的組成及工作原理。 20世紀(jì)80年代后期，激光測(cè)繪技術(shù)在三維地理空間信息的獲取方面取得了重要進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)獲取方式從人工單點(diǎn)向自動(dòng)化轉(zhuǎn)變。 3D激光掃描系統(tǒng)主要由定位與姿態(tài)確定模塊和數(shù)據(jù)采集模塊組成。定位姿態(tài)模塊包括GNSS導(dǎo)航定位系統(tǒng)、IMU慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和里程表，用于在行駛過(guò)程中確定車(chē)輛坐標(biāo)和掃描儀姿態(tài)信息；數(shù)據(jù)采集??模塊主要由激光掃描儀和面陣CCD全景相機(jī)組成。車(chē)輛行駛時(shí)，可全方位360度掃描，快速采集道路兩側(cè)的空間信息數(shù)據(jù)。

MLS移動(dòng)掃描系統(tǒng)城市路段測(cè)量。斷面測(cè)量是目前道路竣工測(cè)量中的一項(xiàng)基本任務(wù)。傳統(tǒng)的方法主要是使用全站儀觀察斷點(diǎn)的單點(diǎn)測(cè)量方法。由于城市道路條件的復(fù)雜性、觀察者的熟練程度以及天氣條件的影響，傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集方法效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、風(fēng)險(xiǎn)大。車(chē)載3D激光測(cè)量系統(tǒng)采用非接觸式主動(dòng)測(cè)量方式，能夠快速、安全地獲取地面點(diǎn)的3D信息，為生成城市路段提供了可行性。

在現(xiàn)場(chǎng)收集數(shù)據(jù)。開(kāi)始工作前，安裝移動(dòng)平臺(tái)并校準(zhǔn)儀器參數(shù)，并進(jìn)行預(yù)掃描以確保儀器的可用性。確認(rèn)儀器無(wú)誤后，進(jìn)行360°全方位掃描。掃描格式為機(jī)動(dòng)車(chē)道和非機(jī)動(dòng)車(chē)道一次掃描，以減少其他車(chē)輛和行人點(diǎn)云丟失造成的精度影響，同時(shí)保證車(chē)輛行駛時(shí)的穩(wěn)定性，盡量在一次行駛車(chē)道并控制平均速度在每小時(shí)20公里左右，以提高點(diǎn)云數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的可靠性。

辦公數(shù)據(jù)處理。拼接采集到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，在Trimble Realworks（TRW）平臺(tái)采集中間樁附近的點(diǎn)云并輸出高程信息，然后進(jìn)行去噪處理，進(jìn)行橫截面擬合，在該處進(jìn)行特征點(diǎn)云數(shù)據(jù)同時(shí)Extraction，這一步需要更多的人工干預(yù)，對(duì)數(shù)據(jù)處理人員的要求更高。