车载激光雷达系统在公路改扩建勘测中的应用技术方案

本发明专利技术提供了车载激光雷达系统在公路改扩建勘测中的应用，包括以下步骤：控制测量：进行成果坐标基准设计、基础控制测量以及路面控制点测量，为后继的车载、机载激光雷达数据获取做准备；数据预处理：通过POS解算、激光处理和坐标转换对上述获取的数据进行预处理；点云后处理：通过点云抽稀、噪点剔除、滤波分类等，数据通过精细分类后，剔除了植被点、噪声点、建筑物点，获得精准的地面点，并提取出保留了地形特征点的高程点数据，本发明专利技术相比传统方式，每天采集100公里道路数据，作业效率提升5‑7倍，外业人员只需2人，内业软件自动化处理程度高达80％，由于作业效率提升、人力投入的下降，综合成本下降4‑5倍。

【技术实现步骤摘要】
车载激光雷达系统在公路改扩建勘测中的应用
本专利技术涉及公路改扩建勘测领域，具体涉及到车载激光雷达系统在公路改扩建勘测中的应用。
技术介绍
道路及其附属结构等三维信息的精确获取是道路改扩建的重要前提。对于道路改扩建工程，为了最大限度地利用现有道路，首先需要精确恢复出既有道路的线形要素；此外，为了实现桥梁、路基等的精确拼接，相比于新建道路工程，其对测量精度亦有更高的要求。目前，主要采用航空摄影测量辅之以GPSRTK测量和精密水准测量的方法，但存在效率低、成本高、安全隐患大等缺陷，无法满足日益增长的道路改扩建建设需。
技术实现思路
为了解决上述不足的缺陷，本专利技术提供了车载激光雷达系统在公路改扩建勘测中的应用，相比传统方式，每天采集100公里道路数据，作业效率提升5-7倍，外业人员只需2人，内业软件自动化处理程度高达80％，由于作业效率提升、人力投入的下降，综合成本下降4-5倍；以及高精度与高密度的点云数据配合全景影像，在保证高程点精度的同时，也可以用影像辅助分辨道路地物特征及道路两侧的地形。本专利技术提供了车载激光雷达系统在公路改扩建勘测中的应用，包括以下步骤：控制测量：进行成果坐标基准设计、基础控制测量以及路面控制点测量，为后继的车载、机载激光雷达数据获取做准备；数据预处理：通过POS解算、激光处理和坐标转换对上述获取的数据进行预处理；点云后处理：通过点云抽稀、噪点剔除、滤波分类等，数据通过精细分类后，剔除了植被点、噪声点、建筑物点，获得精准的地面点，并提取出保留了地形特征点的高程点数据。上述的应用，其中，所述点云后处理中包括：获取车载激光雷达扫描预设范围的第一点云数据；利用预设算法检测所述第一点云数据的平面特征，获得第二点云数据；基于预设模型确定所述第二点云数据中路面模型，并提取所述路面模型对应的第三点云数据。上述的应用，其中，利用所述预设模型对所述第二点云数据进行检测，获得至少一个平面模型；根据所述扫描设备的高度信息和位姿信息确定获得的平面模型中的路面模型；从所述第二点云数据中提取所述路面模型对应的第三点云数据。上述的应用，其中，所述数据预处理中包括：POS解算生成PosT文件，可按时间输出载体的位置、姿态信息；激光处理则对原始激光文件进行解码，并对激光点坐标进行转换，从而得到WGS-84坐标系下的LAS格式点云；坐标转换根据用户需求，将点云成果转换到工程独立坐标系下。上述的应用，其中，根据道路点云的反射强度信息，可自动提取出道路线。上述的应用，其中，横断面提取是指根据地面点数据按桩号生成断面，断面上带有对应点的高程信息。上述的应用，其中，点云后处理中还包括：基于点云数据中的三维点基于相对参照面的距离，对采集道路所处环境得到的各帧点云数据进行分类；合并与道路设施高度适配的点云数据类别中的各帧点云数据；沿道路的轨迹从合并得到的点云数据中提取与道路距离满足预定条件的候选点云数据；从所述候选点云数据中提取出符合所述道路设施的特征的点云数据。本专利技术具有以下有益效果：1、相比传统方式，每天采集100公里道路数据，作业效率提升5-7倍，外业人员只需2人，内业软件自动化处理程度高达80％，由于作业效率提升、人力投入的下降，综合成本下降4-5倍；以及高精度与高密度的点云数据配合全景影像，在保证高程点精度的同时，也可以用影像辅助分辨道路地物特征及道路两侧的地形。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1为本专利技术提供的流程示意图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本专利技术的技术方案。本专利技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利技术还可以具有其他实施方式。参照图1所示，本专利技术提供车载激光雷达系统在公路改扩建勘测中的应用，包括以下步骤：控制测量：进行成果坐标基准设计、基础控制测量以及路面控制点测量，为后继的车载、机载激光雷达数据获取做准备；利用车载激光雷达测量数据密度高和机载激光雷达测量数据完整性好的优势，快速精确获取既有道路及其附属设施的特征信息，辅助道路改扩建工程方案设计与优化，精度能满足道路改扩建定测与施工图设计要求，实现不中断交通流完成道路改扩建勘测设计。数据预处理：通过POS解算、激光处理和坐标转换对上述获取的数据进行预处理，通过激光点云数据解算、激光雷达数据基准转换，获取成果坐标基准中的激光雷达数据，进一步利用布设的路面控制点，分别对车载与机载激光点云和航迹线数据进行精化，使点云与数码图像精确配准，并将车载与机载激光雷达数据纳入到统一坐标基准中，实现车载与机载激光雷达数据的精确融合；点云后处理：通过点云抽稀、噪点剔除、滤波分类等，数据通过精细分类后，剔除了植被点、噪声点、建筑物点，获得精准的地面点，并提取出保留了地形特征点的高程点数据。在本专利技术中，应用于国道314线布伦口至红其拉甫公路建设项目，位于新疆维吾尔自治区克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶县、喀什地区塔什库尔干塔吉克自治县境内。线路沿G314布设，起点位于布伦口水库改建段终点(G314线桩号K1631+040)处，与G314线布伦口水库改建段相连，终点位于中巴边境国门(G314线桩号K1881+529)处，与中巴公路巴基斯坦段相接，路线总体呈南北走向，全长252.596公里。项目要求平面坐标系统采用与1980西安坐标系相联系的测区抵偿面坐标系，中央子午线为75°，高程坐标系统：采用1985国家高程基准(Ⅱ)期。项目使用华测AS-900H多平台激光雷达系统进行G319沿线测绘数据采集，极大地提升了数据采集效率，项目实际作业里程约40公里(双向80公里)，整体实施工期为3天。在快速作业、短时间内获取海量点云的同时，保证了最终数据成果的精度，完全满足改扩建测绘成果的精度要求，通过本专利技术的方法，相比传统方式，每天采集100公里道路数据，作业效率提升5-7倍，外业人员只需2人，内业软件自动化处理程度高达80％，由于作业效率提升、人力投入的下降，综合成本下降4-5倍；以及高精度与高密度的点云数据配合全景影像，在保证高程点精度的同时，也可以用影像辅助分辨道路地物特征及道路两侧的地形。本专利技术一优选而非限制的实施例中，所述点云后处理中包括：获取车载激光雷达扫描预设范围的第一点云数据；利用预设算法检测所述第一点云数据的平面特征，获得第二点云数据；基于预设模型确定所述第二点云数据中路面模型，并提取所述路面模型对应的第三点云数据。本专利技术一优选而非限制的实施例中，利用所述预设模型对所述第二点云数据进行检测，获得至少一个平面模型；根据所述扫描设备的高度信息和位姿信息确定获得的平面模型中的路面模型；从所述第二点云数据中提取所述路面模型对应的第三点云数据。本专利技术一优选而非限制的实施例中，所述数据预处理中包括：POS解算生成PosT文件，可按时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.车载激光雷达系统在公路改扩建勘测中的应用，其特征在于，包括以下步骤：控制测量：进行成果坐标基准设计、基础控制测量以及路面控制点测量，为后继的车载、机载激光雷达数据获取做准备；数据预处理：通过POS解算、激光处理和坐标转换对上述获取的数据进行预处理；点云后处理：通过点云抽稀、噪点剔除、滤波分类等，数据通过精细分类后，剔除了植被点、噪声点、建筑物点，获得精准的地面点，并提取出保留了地形特征点的高程点数据。

【技术特征摘要】
1.车载激光雷达系统在公路改扩建勘测中的应用，其特征在于，包括以下步骤：控制测量：进行成果坐标基准设计、基础控制测量以及路面控制点测量，为后继的车载、机载激光雷达数据获取做准备；数据预处理：通过POS解算、激光处理和坐标转换对上述获取的数据进行预处理；点云后处理：通过点云抽稀、噪点剔除、滤波分类等，数据通过精细分类后，剔除了植被点、噪声点、建筑物点，获得精准的地面点，并提取出保留了地形特征点的高程点数据。2.如权利要求1所述的车载激光雷达系统在公路改扩建勘测中的应用，其特征在于，所述点云后处理中包括：获取车载激光雷达扫描预设范围的第一点云数据；利用预设算法检测所述第一点云数据的平面特征，获得第二点云数据；基于预设模型确定所述第二点云数据中路面模型，并提取所述路面模型对应的第三点云数据。3.如权利要求2所述的车载激光雷达系统在公路改扩建勘测中的应用，其特征在于，利用所述预设模型对所述第二点云数据进行检测，获得至少一个平面模型；根据所述扫描设备的高度信息和位姿信息确定获得的平面模型中的路面模型；从所述第二点云数据中提取所述路面模型对应的第三点云数据。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：赵路，汪剑，梁霄，罗寒旭，李早玲，曹雪美，贺成成，
申请(专利权)人：上海华测导航技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31