基于激光点云数据的铁路轨道线拟合方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于激光点云数据的铁路轨道线拟合方法及系统

【技术实现步骤摘要】
基于激光点云数据的铁路轨道线拟合方法及系统


[0001]本专利技术涉及线路工程勘测
，具体涉及一种基于激光点云数据的铁路轨道线拟合方法及系统
。

技术介绍

[0002]既有铁路长期运营后，铁路线位会发生变形，与最初设计和初期投入使用时的线形存在一定的差异，当铁路线形变化较大时，就需要对既有铁路进行复测，获得既有铁路现时性的曲线要素，以便对既有铁路进行精确的维护
。
另外，在既有铁路改扩建时，也应该首先对既有铁路进行复测，获取既有铁路当前的线形，为改扩建提供必要的基础数据
。
[0003]既有铁路复测的主要任务是获得铁路两轨道中线的线形
。
目前常规的做法是使用
GNSS(Global Navigation Satellite System
，全球导航卫星系统
)RTK(Real Time Kinematic
，实时动态测量
)
设备或者全站仪直接测量两股轨道的中点，但该方法外业步骤繁琐
、
工作量大
、
效率低下
。
[0004]因此，需要提出新的复测方法，克服上述技术缺陷
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于激光点云数据的铁路轨道线拟合方法及系统，用于既有铁路复测，利用激光点云数据拟合铁路轨道的曲线，进一步拟合出两股轨道中线，解决现有技术存在的外业步骤繁琐
、
工作量大
、
效率低下的问题
。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0007]基于激光点云数据的铁路轨道线拟合方法，所述方法包括：
[0008]读取全部点云；
[0009]设置计算参数，并指定起点
、
轨距和方向；
[0010]从指定起点开始等间隔执行点云分割，得到轨面面片；
[0011]利用轨面面片，沿指定方向依次获取各个轨面面片的几何中心；
[0012]基于各个轨面面片的几何中心构建轨面面片中心序列，拟合轨道样条曲线；
[0013]输出轨道样条曲线
。
[0014]进一步地，读取全部点云后，采用俯视视角显示
。
[0015]进一步地，设置计算参数，包括：
[0016]设置采样步长，用于以该步长沿轨面读取点云；
[0017]设置轨面面片长度，用于在轨面上以该长度为间隔分割提取轨面面片
。
[0018]进一步地，指定起点
、
轨距和方向，包括：
[0019]选定一股轨道的轨面点云的起始点作为起点；
[0020]结合另一股轨道的轨面点云计算轨距；
[0021]沿轨道方向指定计算的方向
。
[0022]进一步地，从指定起点开始等间隔执行点云分割，得到轨面面片，包括：
[0023]基于计算参数，按指定起点
、
轨距和方向等间隔分割两股轨道的轨面点云；
[0024]一股轨道存在多个轨面面片时，保留最高的轨面面片，其余抛弃
。
[0025]进一步地，利用轨面面片，沿指定方向依次获取各个轨面面片的几何中心，包括：
[0026]通过轨面面片的坐标数据，计算轨面面片的几何中心坐标
(X
，
Y
，
Z)
；
[0027]若几何中心没有落在轨面上，则将平面坐标
(X
，
Y)
在
Z
方向进行投影，找到
Z
方向的最高点作为几何中心
。
[0028]进一步地，基于各个轨面面片的几何中心构建轨面面片中心序列，拟合轨道样条曲线，包括：
[0029]按顺序利用轨面面片几何中心构建点序列，左右两股轨道分别构建；
[0030]对点序列进行样条曲线拟合，拟合出两股轨道的轨道线
。
[0031]另一方面，提供基于激光点云数据的铁路轨道线拟合系统，所述系统用于实施所述的方法，包括：
[0032]读取模块，用于读取全部点云；
[0033]设置模块，用于设置计算参数，并指定起点
、
轨距和方向；
[0034]分割模块，用于从指定起点开始等间隔执行点云分割，得到轨面面片；
[0035]几何中心获取模块，用于利用轨面面片，沿指定方向依次获取各个轨面面片的几何中心；
[0036]拟合模块，用于基于各个轨面面片的几何中心构建轨面面片中心序列，拟合轨道样条曲线；
[0037]输出模块，用于输出轨道样条曲线
。
[0038]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0039]本专利技术提出的一种基于激光点云数据的铁路轨道线拟合方法及系统，通过激光雷达硬件设备获取地面的高密度点云数据，然后在点云数据中提取需要的成果，替代现有直接测量两股轨道中点的方法，不需要大量的外业测量操作，工作量小，效率高
。
能够按给定的方向和间隔自动提取轨面点云面片并拟合中线，同时能够计算指定里程位置的轨面点坐标和轨面点高程，使用者只需要少量的内业数据准备工作便可快速获取铁路轨面的拟合数据，精度可靠
、
自动化程度高，能够大幅简化手工工作，提高数据处理效率
。
附图说明
[0040]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图
。
[0041]图1是本专利技术的方法流程图
。
[0042]图2是轨道点云效果图
。
[0043]图3是指定起点
、
轨距和计算方向的示意图
。
[0044]图4是轨面面片点云分割图
。
[0045]图5是轨面面片中心点计算图
。
[0046]图6是轨道样条曲线图
。
具体实施方式
[0047]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述
。
附图中给出了本专利技术的较佳实施方式
。
但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式
。
相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面
。
[0048]应注意到，相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个实施例中被定义，则在随后的实施例中不需要对其进行进一步定义和解释
。
此外，术语“包括”等以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程
、
方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于激光点云数据的铁路轨道线拟合方法，其特征在于：所述方法包括：读取全部点云；设置计算参数，并指定起点
、
轨距和方向；从指定起点开始等间隔执行点云分割，得到轨面面片；利用轨面面片，沿指定方向依次获取各个轨面面片的几何中心；基于各个轨面面片的几何中心构建轨面面片中心序列，拟合轨道样条曲线；输出轨道样条曲线
。2.
根据权利要求1所述的基于激光点云数据的铁路轨道线拟合方法，其特征在于：读取全部点云后，采用俯视视角显示
。3.
根据权利要求2所述的基于激光点云数据的铁路轨道线拟合方法，其特征在于：设置计算参数，包括：设置采样步长，用于以该步长沿轨面读取点云；设置轨面面片长度，用于在轨面上以该长度为间隔分割提取轨面面片
。4.
根据权利要求3所述的基于激光点云数据的铁路轨道线拟合方法，其特征在于：指定起点
、
轨距和方向，包括：选定一股轨道的轨面点云的起始点作为起点；结合另一股轨道的轨面点云计算轨距；沿轨道方向指定计算的方向
。5.
根据权利要求4所述的基于激光点云数据的铁路轨道线拟合方法，其特征在于：从指定起点开始等间隔执行点云分割，得到轨面面片，包括：基于计算参数，按指定起点
、
轨距和方向等间隔分割两股轨道的轨面点云；一股轨道存在多个轨面面片时，保留最高的轨面面片，其余抛弃
。6.
根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宾宾，陈泽远，许张柱，杨新国，薛明，金鸿，王万祥，李庚新，卫朝阳，
申请(专利权)人：陕西铁道工程勘察有限公司，
类型：发明
国别省市：