[發(fā)明專利]基于無人機(jī)傾斜攝影測量的鐵路既有線橫斷面制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011261315.3
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112461205B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧?yán)^偉;劉成;聶虎嘯;王廣帥;王凱;趙海;張冠軍;高文峰;梁永;房磊;趙夢杰;江浩;陳旭升;化希瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G01C7/00
• 代理公司: 天津市君硯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12239
• 代理人: 張東浩

本申請?zhí)峁┝艘环N基于無人機(jī)傾斜攝影測量的鐵路既有線橫斷面制作方法，包括在研究區(qū)布設(shè)平面高程控制點(diǎn)，并獲取控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)和全研究區(qū)的無人機(jī)精細(xì)化傾斜攝影影像；對獲取的無人機(jī)精細(xì)化傾斜攝影影像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，生成高精度實(shí)景三維模型；基于得到的高精度實(shí)景三維模型，制作既有鐵路三維中線；根據(jù)制作的既有鐵路三維中線和得到的密集匹配點(diǎn)云構(gòu)建每個(gè)橫斷面的矢量折線圖；將得到的每個(gè)橫斷面上的矢量折線圖與所述高精度實(shí)景三維模型相疊加進(jìn)行實(shí)景三維模型的橫斷面核查與調(diào)整；根據(jù)調(diào)整后的實(shí)景三維模型的橫斷面進(jìn)行橫斷面數(shù)據(jù)輸出與圖形繪制。有效解決了鐵路營業(yè)線天窗時(shí)間短、上線困難的問題，大幅提升了外業(yè)工作效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鐵路工程勘測和運(yùn)營維護(hù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于無人機(jī)傾斜攝影測量的鐵路既有線橫斷面制作方法，具體包括無人機(jī)傾斜攝影測量、影像密集匹配、點(diǎn)云濾波及分類、實(shí)景三維模型重建、橫斷面采集、橫斷面核查及調(diào)整等。

背景技術(shù)

隨著中國鐵路建設(shè)的高速高質(zhì)量發(fā)展，中國鐵路建設(shè)及運(yùn)維的里程和覆蓋范圍不斷增加，截止2020年底我國鐵路營運(yùn)里程將超過14萬公里，其中高鐵約4萬公里；按照國家鐵路發(fā)展規(guī)劃，到2035年中國鐵路運(yùn)營里程將達(dá)到20萬公里，其中高鐵超過7萬公里。為了提升鐵路運(yùn)量和保障鐵路運(yùn)營安全，每年鐵路部門都需要對部分鐵路進(jìn)行既有線復(fù)測、電氣化改造及擴(kuò)能增二線等工作，既有鐵路橫斷面測量是其中的一項(xiàng)重要測繪工作，主要任務(wù)是測出設(shè)計(jì)需要的各中線樁處的橫向地面起伏情況，并按一定的比例尺繪制出橫斷面圖。橫斷面圖主要用于土石方量計(jì)算、線路調(diào)整設(shè)計(jì)及施工放樣等；橫斷面的施測密度和寬度，應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)情況和設(shè)計(jì)需要而定。

傳統(tǒng)的既有線橫斷面測量采用經(jīng)緯儀視距法、經(jīng)緯儀斜距法、水準(zhǔn)儀法、光電測距法及GPS-RTK等方式，這些方式主要依靠人工外業(yè)實(shí)測、作業(yè)效率低，并且會存在由于橫斷面線上特征點(diǎn)采集密度不足而引起的精度較差情況；另外，這些作業(yè)方式在既有鐵路非營業(yè)上可以適用，但是鐵路營業(yè)線天窗時(shí)間有限，且存在著安全性差、上線困難的難題。機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用，在一定程度上改進(jìn)了橫斷面采集的作業(yè)模式，但是在既有線路面范圍內(nèi)（如路肩以上范圍）精度仍存在一定問題，例如點(diǎn)云密度和精度無法滿足軌頂高程的測量要求，因此，在機(jī)載激光雷達(dá)輔助既有線測繪項(xiàng)目中，橫斷面的采集方式一般采用路肩以外采用激光雷達(dá)數(shù)據(jù)測量與路肩以內(nèi)人工測量相結(jié)合的方式。車載激光雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用雖然可以解決路肩以上測量精度的問題，但是由于掃描范圍窄的限制，路肩以外也需人工輔助測量，并且同樣存在天窗時(shí)間短、上線困難的問題。近年來，隨著無人機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，無人機(jī)航攝系統(tǒng)憑借其操控簡單、使用靈活、性價(jià)比高的特點(diǎn)，在測繪行業(yè)和鐵路行業(yè)的應(yīng)用優(yōu)勢日漸凸顯，應(yīng)用范圍也在不斷拓寬，使得基于無人機(jī)傾斜攝影測量的鐵路既有線橫斷面制作成為了可能，但是目前仍沒有出現(xiàn)成型的技術(shù)和方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題提供一種基于無人機(jī)傾斜攝影測量的鐵路既有線橫斷面制作方法，基于該方法能夠高效高精度制作鐵路既有線各中線樁橫斷面，為后續(xù)線路土石方量計(jì)算、線路調(diào)整設(shè)計(jì)及施工放樣提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，大幅減少了外業(yè)工作量，并能夠有效提高鐵路既有線橫斷面測量的安全性。

本發(fā)明一方面的實(shí)施例中提供一種基于無人機(jī)傾斜攝影測量的鐵路既有線橫斷面制作方法，包括以下步驟：

S1、在研究區(qū)布設(shè)平面高程控制點(diǎn)，并獲取控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)和全研究區(qū)的無人機(jī)精細(xì)化傾斜攝影影像；

S2、對獲取的無人機(jī)精細(xì)化傾斜攝影影像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，生成高精度實(shí)景三維模型；其中，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)包括對無人機(jī)傾斜攝影獲取的影像進(jìn)行空中三角測量，將測量結(jié)果與相對應(yīng)的無人機(jī)影像進(jìn)行逐像素密集匹配，獲得高精度影像密集匹配點(diǎn)云；對高精度影像密集匹配點(diǎn)云進(jìn)行處理得到高精度實(shí)景三維模型；

S3、基于得到的高精度實(shí)景三維模型，制作既有鐵路三維中線；

S4、根據(jù)制作的既有鐵路三維中線和S2中得到的密集匹配點(diǎn)云構(gòu)建每個(gè)橫斷面的矢量折線圖；