高精度直升机机载LiDAR在高速公路改扩建勘测中的应用可行性研究

机载LiDAR在公路勘测方面的用途日益广泛。该文对直升机机载LiDAR在高速公路改扩建中的应用技术路线可行性进行了研究论证,从地面控制测量、点云数据获取、点云数据处理、成果应用等多个方面进行了阐述,通过分析LiDAR点云数据在5种不同地面控制点布设方案校正下的点云数据精度,论证了利用地面控制点对直升机机载LiDAR点云数据进行平面和高程校正的可行性。     

我国车载移动测量装备市场发展初探

车载移动测量技术和应用在国内迅速发展,本文介绍了国内外市场的主要车载移动测量产品,针对车载移动测量系统的核心部件及其主要性能,对我国车载移动测量装备市场发展现状和存在的突出问题进行初步研究,在此基础上提出了促进我国车载移动测量装备市场发展的几点建议。     

直升机载LIDAR测量技术在高速公路改扩建勘测中的应用

针对高速公路改扩建勘测的特点与精度要求,本文提出直升机载LIDAR测量技术。首先,采用直升机搭载LIDAR沿高速公路中线低空、低速飞行扫描获取路面点云数据,然后通过高速路两侧硬路肩预布设的控制点对点云平面坐标和高程进行改正、拟合,以使点云精度与密度满足高速路改扩建勘测设计需求。该技术在京藏高速银川段改扩建工程中得到了应用,成果精度完全满足要求。     

面向车载激光扫描数据的道路目标精细化鲁棒提取

精确的三维道路信息,对于交通运输,城市规划,道路网建设,三维道路建模等具有重要意义.车载移动测量系统作为一项高新测绘技术能快速,准确地获取三维激光点云,适用于大场景的道路提取与建模.本文提出了一种从车载激光点云中快速精细化提取三维道路及其边界的方法.该方法首先利用车载激光点云的空间特征对点云进行自适应分段,然后利用先验知识与规则提取候选的道路及其边界,并根据道路边界的线状特征,对所提取的道路边界进行跟踪及矢量化,最后得到道路的参数.为了验证本方法的有效性,试验采用了3组不同道路场景的数据进行验证,结果表明提取结果的准确度,完整度及检测质量都达到了90%以上.定量与定性的结果分析表明,本文方法对于不同复杂场景下不同点密度的数据具有很好的适应性,能快速,鲁棒地提取大场景内的道路及其边界.     

轻型机载激光雷达航测在公路勘测设计中的应用研究

机载激光雷达(LiDAR)测量系统是公路勘测设计所需数据获取的最佳技术手段,将轻小型激光雷达测量系统搭配无人机航测设备进行工程勘测,兼具效率、精度及勘测成果的多元化。以实际项目为例,对轻型机载激光雷达航测在公路勘测设计中的工程应用进行了分析,希望可以为后续项目提供参考。     

车载LiDAR点云中道路绿化带提取与动态分析

道路绿化带是城市园林绿地系统重要组成部分,具有重要的生态和环境服务功能,道路绿化带信息的精细分类与提取以及绿化带的动态分析对于道路信息化管理具有重要意义。本文提出基于车载LiDAR技术的道路绿化带自动提取与绿植地物精细分类算法。为验证算法有效性,选取北京市丰台区某路段作为实验区域,一期试验数据采集时间为2015年6月,二期试验数据采集时间为2015年9月。将车载LiDAR点云数据作为原始数据,对原始数据进行剪裁分块等预处理,提高算法运行速度。首先对每段道路点云数据进行地面、低矮地物与高地物分类,并将低矮地物与地面点进行组合;然后通过绿化带的点云特性与空间特征,精确提取出每段点云数据中的绿化带,根据所提取的绿化带确定分类范围,利用各类地物点云的特征差别,对绿化带内地物进行详细分类;最后对比同一区域内的多期绿化带数据,从而判断绿化带面积以及绿化带中的各种地物是否发生变化。为验证算法精度,采用人工交互的方式提取绿化带,并对绿化带内各类地物进行人工分类,以此作为参照将人工统计得到的信息与自动提取出的绿化带信息以及各个分类地物信息进行对比,试验区人工提取绿化带总面积为13 027 m ²,自动提取绿化带总面积为12 749 m ²,2组数据相差278 m ²,相对误差为0.02。自动分类算法在试验区场景中杆状地物的探测率为80%,树木的探测率81.81%,灌木探测率为73.91%。对比2期绿化带数据,发现面积缩减量为129.5 m ²,另外新增3株灌木。实验结果说明了本文所述算法的准确性。     

车载导航系统的高精度定位算法

提出了一种基于联合卡尔曼滤波理论和地图匹配技术的高精度车载导航系统定位方法。该方法一方面对联合卡尔曼滤波器的结构进行简化,简化后的联合滤波器能够较好地将全球定位系统(GPS)与航位推算系统(DR)获取的空间信息进行融合,不仅较大程度地减小滤波计算量,而且避免了子滤波器间误差的互相干扰,提高了空间定位精度。另一方面提出了根据行车方向与位置匹配行车道路的技术,该技术不仅具有较好的行车道路匹配效果,而且能够对各种行车异常情况进行处理。实验证明,本文提出的方法能够较好地满足车载导航系统对空间定位方法实时性及高精度的要求。     

利用高精度DLG进行机载LiDAR点云精度评定研究

LiDAR作为一种主动式获取高精度地表几何信息的地形图测绘技术,其获取的点云具有较高的相对精度与绝对精度,可作为无控或稀少控制条件下（无人机）航空影像高精度几何定位的地理参考数据。影像几何定位所能达到的精度依赖于几何参考数据自身的精度,因此评价LiDAR点云的精度对于将其作为地理参考实现航空影像高精度几何定位,具有较强的理论价值与实践意义。本文提出了利用高精度数字线划图（DLG）作为几何参考评定机载LiDAR点云精度的方法。首先,通过比对DLG中高程注记点的高程与LiDAR点云中对应位置处的高程,实现LiDAR点云高程精度评定;然后,通过统计LiDAR墙面点在平面上的投影点到DLG房屋矢量轮廓线的距离,实现LiDAR点云平面精度评定。实验结果证明,本文试验区域LiDAR点云平面和高程精度分别可达到7.2 cm和8.3 cm,可作为大比例尺无人机航空遥感控制数据的有效选择。     

多源数据融合实景三维建模关键技术研究

本文以某市政府大楼为研究对象,获取车载移动测量及倾斜摄影测量数据,进行了精度分析、多源数据融合,基于融合成果进行实景三维模型重建.通过比对单独基于倾斜摄影的实景三维模型效果,分析了多源数据的融合精度及模型的改善效果.创新性地采用了基于车载移动测量成果的特征矢量要素自动提取技术,结合国产北斗基站数据进行倾斜航摄差分解算,...     

城镇基础设施建设项目道路管道工程施工测量浅析

城镇基础设施建设项目道路管道工程主要包括城镇道路、给水、排水、电力、电信、天然气和各种工业管道以及涵洞等工程。道路管道工程施工放线测量,是按照规划设计要求在施工前测设平面和高程控制点,作为施工放线测量的依据。城镇道路管道工程在施工中放线测量是一项很重要的技术工作,贯穿于施工的全过程。施工前的测量技术交底,施工时的中线复测和边线放样、护桩和里程桩的施测,施工中水准点的检核,纵横断面及施工测量等是城镇道路管道工程施工质量和进度的保障措施。     

采用动态负载均衡的LiDAR数据生成DEM并行算法

随着高性能计算的发展,并行技术已经广泛应用于LiDAR数据的分析处理。本文针对现有LiDAR数据生成DEM并行算法所存在的负载不均衡问题,设计并实现了动态负载均衡的LiDAR数据生成DEM并行算法。该算法采用主从式并行策略,管理进程负责LiDAR点云的高效自适应条带划分,计算进程负责LiDAR点云生成DEM的计算。本文设计了任务量的动态调度策略:首先,由所有进程并行创建任务量由大到小排列的待处理任务队列;然后,管理进程根据计算进程的反馈对待处理任务进行动态分配,以达到负载均衡。在24 核集群环境下,用30 GB(约12 亿点)LiDAR数据对本文算法进行测试,生成分辨率为1 m的格网DEM,算法加速比峰值达到15.16;同时,与静态调度策略进行对比实验,结果显示本文的动态负载均衡策略可更好地保证进程间的负载均衡,有效地提高了LiDAR生成DEM并行算法的整体效率。     

基于车载激光点云数据的道路模型重建

在SSW车载激光扫描点云数据的基础上,研究了提取道路边线点集的方法,并对道路边线点进行均匀抽稀,最后按照道路纵断面shape构建道路模型。试验表明该方法能成功地提取出道路边线点,建立道路模型。     

新型组合导航定位技术在机场抢建中的应用

在机场抢修抢建中,对测量系统的作业时间、定位精度、可靠性具有较高的要求,本文提出了一种新型高精度IMU/TS组合定位导航方法,引入激光跟踪定位/惯性组合导航理念,分析了系统组成以及各传感器的误差项,将系统时间延迟作为新的状态估计参数,采用卡尔曼滤波器将IMU和TS数据进行数据融合处理,并在车载动态应用条件下同IMU/GPS组合定位导航系统进行了实验数据比对,验证了在无GNSS信号环境下IMU/TS组合定位导航系统的位置测量精度。     

扫描线局部特征约束的车载LiDAR点云城市道路边界提取方法

城市环境下的车载LiDAR点云在道路边界提取时容易受到路边车辆、行人遮挡等影响，而造成伪边界点的生成和边界线的不连续。本文发现利用高程标准差约束能够有效的处理该类问题。本文首先进行数据预处理，包括点云分段及地面点滤波、基于相邻点间距离将地面点整合成扫描线存储；其次基于扫描线建立连续双窗口，采用扫描线双向移动窗口法，构造双窗口之间高差、夹角值、高程标准差3种约束条件获取候选路坎点，并根据道路边界的连续性采用密度聚类中的DBSCAN算法聚类去噪，生成较为连续且精确的路坎边界点；最后对边界断点区域计算累计曲率值和距离来判断该位置是否为路口，若边界线断点为路口不进行连接，反之，视为车辆或行人遮挡导致的断点，采用二次多项式曲线填补拟合，获得边界的数学参数模型。实验结果表明，在存在较多遮挡的城市环境下道路边界提取精度能够达到80%以上。     

GPSRTK技术在道路工程测量中的应用

一、GPS测量方法和RTK系统 （一）常规GPS的测量方法 常规GPS的测量方法如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度,而RTK技术是以载波相位测量与数据传输技术相结合的以载波相位测量为依据的实时差分GPS测量技术。是一种将GPS与数传技术相结合,实时解算进行数据处理,在1s～2s的时间里得到高精度位置信息的技术,是GPS应用的重大里程碑,它的出现为工程放样、地形测图,各种控制测量提高了外业作业效率,它是GPS测量技术发展的一个新突破,在道路工程中有广阔的应用前景。     

网格化城市管理卫星技术综合应用研究

总结了网格化城市管理新模式由数字城管向智慧城管发展、城市管理范围由建成区向城乡结合部延伸所需解决的问题及对卫星技术应用的迫切需求,结合国家在卫星遥感和卫星导航方面的技术进展,探讨了网格化城市管理卫星技术综合应用服务平台的总体架构设计和主要子系统划分,并对人员和车辆精细化管理、车载视频快速上报城市管理案件、高精度移动测量技术、基于高分辨率遥感影像的城乡结合部基础数据提取技术、基于定位实景融合技术的城管业务动态监管、实景影像动态数据更新技术等关键技术进行了具体阐述。本文的部分研究成果已经在宁波市智慧城管和杭州市实景影像系统建设中进行了示范应用,取得了良好效果。     

机载LiDAR地形特征信息快速提取

为更有效地获取地形特征信息，提出一种机载LiDAR地形特征信息快速提取算法。首先，通过构建二次曲面拟合模型，建立实测LiDAR地形数据与拟合曲面的几何规则；然后，采用LM算法迭代参数寻优，获得最优化结果下的地形拟合参数，计算拟合时间及拟合精度；最后，以地形拟合模型为基础，进行地形特征信息的快速提取。通过机载LiDAR实测数据验证，当最优搜索半径为2 m时，地形曲面的拟合时间仅为0.02 s，RMSE仅为5.09 cm。该算法保证了地形特征信息提取效率和精度，能够有效满足机载LiDAR科学研究和工程应用的技术需求。     

机载LiDAR技术快速识别断裂出露部位新方法

为探讨机载LiDAR技术在快速识别活动断裂中的作用,以关中渭河盆地与秦岭接壤的铁炉子断裂为研究对象,精确提取地形点云数据,给出2 m分辨率的DEM,探究扫描区域的几何展布特征。结果表明,高分辨率DEM数据与断裂特征槽谷、三角面的解译有助于提高机载LiDAR技术在复杂地形活动断裂快速识别中的准确度,为快速探测活动断层提供技术支撑。     

机载LiDAR点云数据的二面角滤波算法

机载LiDAR是获取地表DEM的重要技术之一。本文针对机载LiDAR点云数据在复杂城区环境下的大型建筑及低矮地物滤波问题,提出一种新的二面角滤波法。利用空间二面角的平面角可以表达空间两相交平面相对位置的原理,实现机载LiDAR点云数据滤波。首先,算法提取点云数据中的高程突变点,以非突变点的二面角余弦均值稳定性作为判定迭代结束的条件;其次,分别统计高程突变和非突变点集的二面角余弦值频率分布,以交点处对应余弦值和最后一次迭代的坡度值作为LiDAR点云滤波的判定条件;最后,利用数学形态学“开”算子,去除残留低矮植被,得到可靠的滤波结果。对同一区域机载LiDAR点云数据,通过“二面角法”与“渐进三角网法”进行滤波处理。实验结果表明,二面角滤波法能有效地降低地物点错分为地面点的百分率,且在去除地物信息的同时能良好地保留地形特征。     

测绘部门在车载GPS系统建设中的地位和作用

GPS系统在车船导航定位中的应用在国外已经得到发展,并且形成领导统一、政策法规健全、技术标准科学、市场规范有序的良性发展态势。国内在这方面也有较快的发展,但缺乏统一的组织协调和政策法规的保障。本文乃“车载GPS导航系统政策法规研究”课题成果的第一部分,介绍了国外车载GPS系统发展的现状,并根据测绘部门在这方面的组织管理优势和科学技术优势,提出了应由测绘行政主管理部门对我国车载GPS系统的建设实施统一的组织、领导和协调的建议。第二部分《车载GPS系统政策法规建设的初探》将在下期刊出。