应用二阶Harris算子的高铁轨道近景影像特征点提取

由于轨道影像具有较高的灰度相似性,传统一阶Harris算法提取轨道影像特征存在时间效率低、特征点聚簇等负面问题,文章针对已有Harris方法的不足,提出了一种基于图像分块自适应阈值的二阶导数Harris特征点检测算法,采用自相关矩阵兴趣值识别轨道图像特征点,并分别对有砟与无砟铁路轨道影像开展特征点提取。实验结果表明,二阶Harris算子在轨道近景影像特征点提取方面具有较高的计算效率,所提取出轨道影像特征点满足均匀分布的空间特征,有效避免了传统方法特征点的聚簇现象。     

一种基于空间网格的地物要素点云提取方法

LiDAR点云的分类提取是点云数据处理中的首要步骤。为了提高复杂场景中点云数据分类提取方法的适用性,文中根据三维数学形态学思想,提出一种基于地物空间形状特征的点云提取方法。方法首先建立网格索引,划分网格空间,进行点云数据组织,然后根据地物在网格空间中的形状特征设计出四种参数可控的空间网格算子,最后结合点云反射强度信息自动提取特定地物点云。通过对复杂场景中的铁路地物要素LiDAR点云中建筑、电力杆线、铁路轨道的提取和郊区机载LiDAR点云中的地面与建筑屋顶的提取,验证提取算法的适用性,为点云分类提取功能模块的程序设计提供便捷方法。     

基于SIFT特征和改进融合策略的图像拼接算法

为了消除图像拼接中的缝隙,本文提出一种改进的图像拼接算法。该算法首先利用经典的SIFT算子提取特征点,接着建立两幅图像的映射关系,利用RANSAC算法进行特征匹配点提纯,最后重叠区域的像素融合采用改进的加权平均算法。实验表明,该算法可以很好地消除重叠区域的拼接缝隙。     

车载LiDAR点云铁路横断面及轨顶点提取方法研究

为了更加高效地对铁路空间信息数据进行复测,研究利用车载LiDAR系统扫描获取铁路场景中的点云数据,提取铁路横断面轨顶点的方法,该文提出了一种基于POS线投影的铁路横断面轮廓及轨顶点提取算法,该方法以POS线为辅助线对铁路横断面点云进行切割,采用Alpha Shapes算法提取铁路横断面轮廓点云数据,并结合铁路横断面以及POS线的空间特性,实现了铁路横断面轨顶点的提取.实验及分析评价结果表明,基于POS线投影的铁路横断面及轨顶点点云提取算法是有效且准确的,对其他各类铁路地物信息的提取具有一定的参考和借鉴价值.     

机载LiDAR铁路测绘关键技术及应用

利用机载LiDAR点云数据提供的铁路地物形状特征与影像的灰度、光谱、纹理等信息进行了匹配、融合,对铁路专题要素信息的自动提取关键技术进行了研究,根据不同地物的特征提出了相应的自动提取方法,实现了对轨道及铁路附属设施要素的自动识别与提取,并在郑州铁路局进行了规模化应用,显著提升了铁路测绘的自动化水平,为既有铁路测绘和地理信息数据快速更新提供了重要的技术支撑和安全保障。     

利用附加系统参数的InSAR轨道误差估计

针对利用小波分析方法联合二次曲面模型改正合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)轨道误差时观测值的系统误差特性,该文在传统二次多项式的基础上建立了一种附加系统参数的轨道误差改正模型。利用小波分析方法可以有效提取干涉相位中的低频部分,二次多项式法计算简便,附加系统参数平差原理顾及了观测值中其它系统误差项的影响,结合3种方法更准确地求解出了改正模型参数,实现了对InSAR轨道误差的有效估计去除。基于伊朗巴姆地区的ENVISAT ASAR数据实验表明:在使用所提算法去除轨道误差相位后的干涉图中,远离形变区域位置的相位值基本趋近于0rad,轨道残差相位也基本得到消除。     

机载LiDAR支持下的铁路地目二三维一体化管理系统

综合利用机载LiDAR点云数据和航空影像提取铁路轨道及铁路附属设施等铁路专题信息,研究制定了铁路数据标准,设计建立了铁路专题符号库,并与基础地理信息进行重组、整合及服务发布,构建了权威、统一和通用的铁路地理信息公共平台,为铁路各部门信息化建设提供网络地理信息服务。在此基础上,利用面向对象和组件化的设计思想研发了“铁路地目二三维一体化管理系统”,并建立二三维对照动态符号模型库,设计并实现了指定区域断面自动生成与土方量计算、铁路宗地与地籍档案管理等功能,为铁路勘测设计、线路改造、资产清查、应急抢险指挥决策等提供了可靠的服务保障。     

视频卫星数据的运动车辆提取

针对新兴的视频卫星数据在道路监控中应用研究较少的问题,该文提出了一种基于特征的视频卫星数据运动车辆提取优化算法。以SkySat-1卫星获取的Las Vegas地区的视频数据为实验数据,采用传统帧差法与阈值法进行运动车辆提取,验证了该方法对视频卫星数据处理的有效性,同时在此基础上根据空间特征信息界定出道路以内的感兴趣区域,进一步根据车辆的几何特征信息对感兴趣区域的疑似车辆目标进行筛选。实验结果表明:所提算法在提取精度和完整度上明显优于基于像素的帧差法与阈值法的提取结果。     

基于地形特征的采煤沉陷盆地构建与水平移动信息智能提取方法

在西部黄土高原复杂地形地貌下构建采煤沉陷盆地和提取水平位移的难度较大,传统地表沉降监测手段只能获取线状数据,效率低,而重复轨道合成孔径雷达干涉测量技术在大梯度形变区域易出现失相干现象,难以达到矿区地表沉降监测精度要求。提出了一种基于无人机载激光雷达点云数据构建沉陷盆地和提取水平位移的方法。结合多地形因子构建深度神经网络（deep neural network,DNN）模型,提取沉陷盆地构建过程中受地形影响较小的特征稳定区,利用较优插值算法对稳定区进行拟合,得到完整沉陷盆地。为了提取采煤地表水平移动信息,将二进制形状上下文特征描述算子与多地形因子融合起来,以改进特征匹配算法。基于此设计地表水平移动提取方案,提取主断面水平移动信息,同时对水平移动提取误差与点云密度、地形因子进行定量分析。榆神矿区结果表明,利用结合地形因子的DNN模型能有效提取特征稳定区,在复杂地貌下减小了沉陷建模误差,为构建采煤沉陷盆地提供了一种新方法;利用融合地形特征的改进特征匹配算法提取的水平移动曲线符合采煤沉陷水平移动基本规律,与水平移动偏差相关性较强的地形因子可用于衡量改进特征匹配算法对水平移动提取误差的大小。     

基于机载LiDAR数据的建筑物轮廓提取

建筑物轮廓作为建筑物三维重建的重要元素,在建立智慧城市和数字城市中至关重要。本文针对从机载激光雷达点云中提取建筑物轮廓数据处理的点云滤波、建筑物屋顶面提取、建筑物轮廓提取,以及提取精度评定各环节存在的一些问题,提出了一种综合区域生长改进算法、三维Hough变换算法和α-shape算法的建筑物轮廓提取方法。该方法在对机载LiDAR点云数据去噪的基础上,首先利用改进的区域生长算法滤波地面点,并基于地物点到地面的归一化高程特征通过高度阈值去除高度较为低矮的地物点;再基于三维Hough变换算法从剩余建筑物和高大树木点云中提取建筑物平面;最后使用α-shape算法提取建筑物的轮廓信息。对使用RIEGLVQ-1560i机载激光雷达测量系统扫描的某城区点云数据进行计算,通过匹配度、形状相似度和位置精度等评价指标对提取的建筑物轮廓进行精度评定。结果表明,综合区域生长改进算法、三维Hough变换算法和α-shape算法的建筑物轮廓提取方法可以准确提取建筑物的轮廓信息,对于大范围的建筑物轮廓提取具有稳定性和普遍适用性。     

轨检小车测量系统设计数据录入及模拟调整

轨道精密调整工作的主要内容是采用高精度全站仪配合轨检小车,对轨道静态几何参数及轨道的几何位置参数进行采集,并给出轨道调整量,以指导轨道精调施工。在一些相关的轨检小车说明书及工程论文中,对轨检小车的外业操作作业方法及注意事项描述较多,对轨检小车测量系统的设计数据录入及模拟调整等内容描述则较为简略。文中以南方高速铁路轨道检测系统为例,简述高速铁路轨道精调工作中轨检小车测量系统的设计数据录入及模拟调整的具体操作方法和相关的注意事项。     

无人机倾斜摄影铁路轨道线高精度自动重建

针对既有铁路测绘上线难、作业效率低及测量精度不足的问题,本文提出了一种基于无人机多视图几何原理的铁路轨道线高精度重建方法。首先从无人机影像上提取线特征;然后采用像方测度获得候选匹配线,基于物方距离测度进行Powell优化,获得精确的钢轨线匹配结果;最后,将影像钢轨线匹配结果作为观测值,以钢轨线反投影距离作为测度,最小二乘优化物方钢轨直线段坐标。试验结果表明,本文方法实现了影像轨道线自动匹配与高精度平差解算,像方反投影残差优于0.5像素,轨距和高程的内符合精度分别为0.006和0.005 m。解算成果的平面高程绝对定位精度可达到2 cm左右,平差模型收敛性良好,可以满足工程应用的需要。     

基于LiDAR点云的铁路隧道横断面提取

针对三维激光扫描技术在铁路隧道限界分析和收敛分析等应用中关键的点云横断面的快速提取问题,本文提出了适应马蹄形铁路隧道的断面快速提取方法.该方法利用铁路钢轨来确定隧道横断面的方向,并利用RANSAC方法完成隧道断面点云的分类,并完成铁路隧道边墙断面的提取.通过实际铁路隧道的Lidar点云对提出的方法进行试验.实验结果表明...     

双线铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道布板设计系统研制

深入研究了CRTSⅢ型板式(简称Ⅲ型)无砟轨道布板设计关键技术,设计并研制了基于C/S(客户端/服务器)结构模式的Ⅲ型无砟轨道布板设计系统,可以实现双线铁路并行等高段的布板计算并获得轨道板各承轨台轨顶中心(简称承轨台定位点)的线路空间三维坐标信息。文中阐述了双线铁路Ⅲ型无砟轨道布板设计关键技术和系统设计实现流程,对我国Ⅲ型无砟轨道技术体系向智能化发展具有一定借鉴和参考意义。     

Integrated GNSS with different accuracy of track database for safety-critical railway control systems

The primary object of this research is to test and to assess a tightly coupled GNSS and railway track data system for railway applications. One of the key features of this system is its ability to take into account uncertainties in both GPS observables and the spatial railway network data. Since trains travel on pre-defined fixed routes, 3-D positioning becomes a 1-D positioning problem that fixes the position of the train along the track. The spatial railway network database is then used to estimate the other two coordinates. In this way, the accuracy of the railway network database is crucial for the integrated positioning system. Unfortunately, the necessary accuracy of the railway network database is not known. Additionally, the integrity and availability performance of GNSS-based train location system are also essential for the safety-critical railway control systems. The required navigation performances (RNP) for the safety-critical railway applications in terms of accuracy, integrity and availability are investigated. We test different accuracies of the track database for the integrated system. Based on the result, when the GPS is integrated with the track database, the accuracy, integrity and availability are improved. The higher the accuracy of the track database, the better the positioning accuracy is guaranteed. For the integrity and availability performance, the result shows that the medium accuracy of the track database is more cost-effective for the integrated system.     

客运专线精密定轨测量方法研究

以客运专线精密定轨CPIII"自由设站边角交会"平面控制网为基础,对高速铁路无碴轨道精密定轨测量技术进行分析研究。文中首先对全站仪自由重叠设站精密定轨测量技术进行理论研究和误差分析,然后对小车棱镜点测量方法和测量精度进行分析。这对于目前客运专线和无碴轨道城际铁路的精密定轨测量具有一定的指导意义。     

基于时空对象的高铁网络建模方法

全空间信息系统将现实世界中的实体抽象为多粒度时空对象,并对其进行表达与分析,较传统地理信息系统来说更符合人类的认知。对高铁网络对象的基本特点及现有交通网络建模方法进行了分析,可知目前现有的建模方法难以支持具有动态性、关联性及多粒度特性的高铁网络对象的表达。依据多粒度时空对象建模思想,提出了一种适合高铁交通数据的全面表达与操作的建模方法;并对高铁网络对象化建模方法的优势及建模过程进行了探讨,设计了概念模型和逻辑模型;通过实例对提出的建模方法进行了验证,并采用可视化表达的方法检验高铁网络时空对象数据的有效性。实验结果表明,基于时空对象的建模方法能够较好描述高铁时空实体多维动态特征,能为后续高铁网络时空查询、分析提供支持。     

利用摄影测量在线检测轨道车辆车体运行姿态

轨道车辆运行时产生的各种振动导致车体相对于轨道的运行姿态发生变化,提出利用面阵相机和线激光组合的摄影测量方法在线检测车体运行姿态。检测系统安装在车体上可拍摄到轨面的任意位置(3点非共线),选择激光在轨面投影的中点作为参考点,通过标定得到参考点在计算机图像坐标系和车体坐标系中的空间变换关系;车辆运动过程中,面阵相机拍摄线激光在轨面上的投影,将参考点在计算机图像坐标系中的坐标转化为车体坐标系中的坐标;结合参考点在轨面随行坐标系中的坐标特性,解算车体相对于轨道的坐标系转换,建立描述车体相对于轨道实时运行姿态的数学模型;构建检测系统,通过车体振动模拟平台及现场实车试验,验证了检测系统的可靠性。     

基于标点随机过程的遥感影像道路提取

在分析贝叶斯方法用于遥感影像目标提取技术的基础上．基于标点随机过程方法，利用线状地物的整体几何约束和地物之间的空间结构及相关关系对目标构建数学模型．提取线状地物．并以道路网的自动提取为例，详细阐述了此算法。     

轨道控制网平面网复测精度指标合理性探讨

轨道控制网(CPIII)是高速铁路无砟轨道铺设以及运营维护阶段的控制基准,高速铁路工程测量规范中关于CPIII平面网复测的精度指标是根据武广线的测量数据进行统计给出的,没有经过严密的理论推导。鉴于以上不足,对CPIII平面网复测精度指标进行了理论推导与研究,得出高铁规范中CPIII平面点复测与原测坐标较差,CPIII平面相邻点的复测与原测坐标增量较差两项指标的限差,这对评定CPIII控制点的稳定性、可靠性以及后续的施工和维护具有重要意义。