[發(fā)明專利]一種激光雷達(dá)道路改擴(kuò)建勘測(cè)設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810785802.6
• 申請(qǐng)日: 2018-07-17
• 公開（公告）號(hào): CN108978378A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙路;汪劍;梁霄;羅寒旭;李早玲;曹雪美;賀成成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華測(cè)導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): E01C1/00
• 分類號(hào): E01C1/00;E01C23/01
• 代理公司: 上海宣宜專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31288
• 代理人: 劉君

本發(fā)明提供了一種激光雷達(dá)道路改擴(kuò)建勘測(cè)設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：控制測(cè)量：進(jìn)行成果坐標(biāo)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)控制測(cè)量以及路面控制點(diǎn)測(cè)量，為后繼的車載、機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)獲取做準(zhǔn)備；車載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)獲取：根據(jù)道路特征提取需求，沿道路主線及匝道按照地面車輛行駛規(guī)定行進(jìn)，獲取車載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)；機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)獲取：根據(jù)道路改擴(kuò)建數(shù)據(jù)精度要求，通過(guò)任務(wù)設(shè)計(jì)確定航帶個(gè)數(shù)和航帶長(zhǎng)度，并按照飛行規(guī)定，獲取機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)，本發(fā)明相比傳統(tǒng)方式，每天采集100公里道路數(shù)據(jù)，作業(yè)效率提升5?7倍，外業(yè)人員只需2人，內(nèi)業(yè)軟件自動(dòng)化處理程度高達(dá)80％，由于作業(yè)效率提升、人力投入的下降，綜合成本下降4?5倍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及公路改擴(kuò)建勘測(cè)領(lǐng)域，具體涉及到一種激光雷達(dá)道路改擴(kuò)建勘測(cè)設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

道路及其附屬結(jié)構(gòu)等三維信息的精確獲取是道路改擴(kuò)建的重要前提。對(duì)于道路改擴(kuò)建工程，為了最大限度地利用現(xiàn)有道路，首先需要精確恢復(fù)出既有道路的線形要素；此外，為了實(shí)現(xiàn)橋梁、路基等的精確拼接，相比于新建道路工程，其對(duì)測(cè)量精度亦有更高的要求。目前，主要采用航空攝影測(cè)量輔之以GPS RTK測(cè)量和精密水準(zhǔn)測(cè)量的方法，但存在效率低、成本高、安全隱患大等缺陷，無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的道路改擴(kuò)建建設(shè)需。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述不足的缺陷，本發(fā)明提供了一種激光雷達(dá)道路改擴(kuò)建勘測(cè)設(shè)計(jì)方法，相比傳統(tǒng)方式，每天采集100公里道路數(shù)據(jù)，作業(yè)效率提升5-7倍，外業(yè)人員只需2人，內(nèi)業(yè)軟件自動(dòng)化處理程度高達(dá)80％，由于作業(yè)效率提升、人力投入的下降，綜合成本下降4-5倍；以及高精度與高密度的點(diǎn)云數(shù)據(jù)配合全景影像，在保證高程點(diǎn)精度的同時(shí)，也可以用影像輔助分辨道路地物特征及道路兩側(cè)的地形。

本發(fā)明提供了一種激光雷達(dá)道路改擴(kuò)建勘測(cè)設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

控制測(cè)量：進(jìn)行成果坐標(biāo)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)控制測(cè)量以及路面控制點(diǎn)測(cè)量，為后繼的車載、機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)獲取做準(zhǔn)備；

車載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)獲取：根據(jù)道路特征提取需求，沿道路主線及匝道按照地面車輛行駛規(guī)定行進(jìn)，獲取車載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)；

機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)獲取：根據(jù)道路改擴(kuò)建數(shù)據(jù)精度要求，通過(guò)任務(wù)設(shè)計(jì)確定航帶個(gè)數(shù)和航帶長(zhǎng)度，并按照飛行規(guī)定，獲取機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)預(yù)處理：通過(guò)POS解算、激光處理和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換對(duì)上述獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，其中包括車載與機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)融合處理：通過(guò)激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)解算、激光雷達(dá)數(shù)據(jù)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，獲取成果坐標(biāo)基準(zhǔn)中的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步利用布設(shè)的路面控制點(diǎn)，分別對(duì)車載與機(jī)載激光點(diǎn)云和航跡線數(shù)據(jù)進(jìn)行精化，使點(diǎn)云與數(shù)碼圖像精確配準(zhǔn)，并將車載與機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)納入到統(tǒng)一坐標(biāo)基準(zhǔn)中，實(shí)現(xiàn)車載與機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)的精確融合；

點(diǎn)云后處理：通過(guò)點(diǎn)云抽稀、噪點(diǎn)剔除、濾波分類等，數(shù)據(jù)通過(guò)精細(xì)分類后，剔除了植被點(diǎn)、噪聲點(diǎn)、建筑物點(diǎn)，獲得精準(zhǔn)的地面點(diǎn)，并提取出保留了地形特征點(diǎn)的高程點(diǎn)數(shù)據(jù)，其中包括基于融合激光點(diǎn)云的道路特征提取：利用融合激光點(diǎn)云的強(qiáng)度信息獲取道路車道標(biāo)線特征，并采用將三維激光點(diǎn)云投影到二維平面的方法，實(shí)現(xiàn)道路特征的提取。

上述的設(shè)計(jì)方法，其中，所述點(diǎn)云后處理中包括：獲取車載激光雷達(dá)掃描預(yù)設(shè)范圍的第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)；利用預(yù)設(shè)算法檢測(cè)所述第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)的平面特征，獲得第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)；基于預(yù)設(shè)模型確定所述第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)中路面模型，并提取所述路面模型對(duì)應(yīng)的第三點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

上述的設(shè)計(jì)方法，其中，利用所述預(yù)設(shè)模型對(duì)所述第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，獲得至少一個(gè)平面模型；根據(jù)所述掃描設(shè)備的高度信息和位姿信息確定獲得的平面模型中的路面模型；從所述第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)中提取所述路面模型對(duì)應(yīng)的第三點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

上述的設(shè)計(jì)方法，其中，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理中包括：POS解算生成PosT文件，可按時(shí)間輸出載體的位置、姿態(tài)信息；激光處理則對(duì)原始激光文件進(jìn)行解碼，并對(duì)激光點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而得到WGS-84坐標(biāo)系下的LAS格式點(diǎn)云；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換根據(jù)用戶需求，將點(diǎn)云成果轉(zhuǎn)換到工程獨(dú)立坐標(biāo)系下。