[發(fā)明專利]一種基于車載激光雷達(dá)技術(shù)的鐵路既有線復(fù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610377269.0
• 申請(qǐng)日: 2016-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN106087621B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李海亮;馮光東;熊國華;郭良浩;湯建鳳;胡玉雷;劉冰洋;劉善勇;朱雪峰;劉志友;徐雪花
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): E01B35/12
• 分類號(hào): E01B35/12
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司42104
• 代理人: 黃行軍,李滿

1.一種基于車載激光雷達(dá)技術(shù)的鐵路既有線復(fù)測(cè)方法，其特征在于，它包括如下步驟：

步驟1：在進(jìn)行車載激光雷達(dá)掃描前，在待測(cè)鐵路沿線每隔預(yù)設(shè)距離布設(shè)一個(gè)控制標(biāo)志(1)；

步驟2：并采用全站儀自由設(shè)站法測(cè)量每個(gè)控制標(biāo)志(1)中心點(diǎn)在鐵路工程坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)；

步驟3：在待測(cè)鐵路沿線沿待測(cè)鐵路走向布設(shè)多個(gè)GPS基站，將車載激光雷達(dá)系統(tǒng)安裝于鐵路通勤車或軌檢車上，沿鐵路進(jìn)行掃描作業(yè)，獲取鐵路沿線中軌道、鐵路設(shè)備設(shè)施、鐵路周圍地形和控制標(biāo)志(1)的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)，并將影像數(shù)據(jù)的顏色賦給對(duì)應(yīng)的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)，形成彩色激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

步驟4：在計(jì)算機(jī)中利用控制標(biāo)志(1)的位置坐標(biāo)作為參考點(diǎn)對(duì)獲取的彩色激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行精度精化處理，從而去除彩色激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的誤差；

步驟5：在計(jì)算機(jī)中從經(jīng)過精度精化處理的彩色激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)中提取鐵軌軌面線激光點(diǎn)數(shù)據(jù)；

步驟6：在計(jì)算機(jī)中利用鐵軌軌面線激光點(diǎn)數(shù)據(jù)，恢復(fù)既有鐵路的線型；

所述步驟5中，在計(jì)算機(jī)中從經(jīng)過精度精化處理的彩色激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)中提取鐵軌軌面線激光點(diǎn)數(shù)據(jù)的具體方法包括如下步驟：

步驟501：通過人工判讀方式，并依據(jù)顏色、強(qiáng)度及幾何形狀信息對(duì)彩色激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的軌面位置進(jìn)行判別，并得到軌道的剖面圖；

步驟502：使用點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件中的鼠標(biāo)調(diào)整工具，并設(shè)置為選取最近點(diǎn)模式，通過人工判讀，基于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的智能線工具在剖面圖上沿著軌面最高點(diǎn)對(duì)軌道進(jìn)行跟蹤，形成粗略軌面線；

步驟503：使用點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件的基于線分類工具，提取出平面 距離水平特征線小于3cm且高差也小于1cm的激光點(diǎn)作為備選點(diǎn)；

步驟504：使用點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件的線擬合工具利用步驟503得到的備選點(diǎn)對(duì)軌面線進(jìn)行樣條曲線擬合，形成最終的精確軌面線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于車載激光雷達(dá)技術(shù)的鐵路既有線復(fù)測(cè)方法，其特征在于：所述步驟4中利用控制標(biāo)志(1)的位置坐標(biāo)作為參考點(diǎn)對(duì)獲取的彩色激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行精度精化處理的具體方法包括如下步驟：

步驟401：將彩色激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件中，并以強(qiáng)度形式顯示點(diǎn)云；

步驟402：在強(qiáng)度顯示模式下，打開點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件的鼠標(biāo)調(diào)整工具，并設(shè)置為選取最近點(diǎn)模式，通過人工判讀，基于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的智能線工具沿控制標(biāo)志(1)表面的水平特征線進(jìn)行跟蹤，繪制出水平特征線，然后打開點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件的基于線分類工具，提取出平面距離水平特征線小于1cm且高差也小于1cm的激光點(diǎn)作為備選點(diǎn)，點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件中的線擬合工具對(duì)備選點(diǎn)進(jìn)行擬合，得到水平特征線；

步驟403：通過人眼判讀，基于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件軟件的智能線工具沿控制標(biāo)志(1)表面的垂直特征線進(jìn)行跟蹤，繪制出垂直特征線，然后打開點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件的基于線分類工具，提取出平面距離垂直特征線小于1cm且高差也小于1cm的激光點(diǎn)作為備選點(diǎn)，點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件中的線擬合工具對(duì)備選點(diǎn)進(jìn)行擬合，得到垂直特征線；水平特征線和垂直特征線的交點(diǎn)為控制標(biāo)志(1)的激光點(diǎn)云坐標(biāo)；

步驟404：計(jì)算步驟403得到的每個(gè)控制標(biāo)志(1)的激光點(diǎn)云坐標(biāo)與步驟2中全站儀測(cè)量的控制標(biāo)志(1)位置坐標(biāo)之差；

步驟405：設(shè)A點(diǎn)和B點(diǎn)為在時(shí)間上與激光點(diǎn)P最近的兩個(gè)控制標(biāo)志(1)，激光點(diǎn)P對(duì)應(yīng)的GPS時(shí)間為t，A點(diǎn)和B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的GPS時(shí)間分別為t₁和t₂，記dt₁＝t-t₁，dt₂＝t₂-t，設(shè)與P最近的三個(gè)控制標(biāo)志(1)為A、B、C，即P位于以A、B、C為頂點(diǎn)的三角形內(nèi)；(x_i,y_i,z_i)為A、 B、C的激光點(diǎn)云三維坐標(biāo)(i＝1,2,3)，(dx_i,dy_i,dz_i)為A、B、C的激光點(diǎn)云坐標(biāo)與控制標(biāo)志(1)實(shí)測(cè)坐標(biāo)在三個(gè)方向上的差值(i＝1,2,3)，即為步驟404得到的坐標(biāo)之差，(x,y,z)為P點(diǎn)的激光點(diǎn)云三維坐標(biāo)，(dx,dy,dz)為P點(diǎn)的三維坐標(biāo)改正數(shù)；

記(dx_time,dy_time,dz_time)為基于時(shí)間線性內(nèi)插得到的P點(diǎn)的坐標(biāo)改正數(shù)，(dx_position,dy_position,dz_position)為基于三角面內(nèi)插得到的P點(diǎn)的坐標(biāo)改正值，即：

將上述公式1和公式2求加權(quán)和，并預(yù)設(shè)權(quán)值為0.5，得到激光點(diǎn)P的最終坐標(biāo)改正數(shù)：

步驟406：利用上述最終坐標(biāo)改正數(shù)對(duì)獲取的彩色激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，即修正彩色激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的每個(gè)激光點(diǎn)進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)彩色激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的精度精化處理。