一種道路縱橫斷面測量的高效方法，效率提升5倍以上!
發(fā)布時間：2022-09-19 11:12:27
道路縱橫斷面測量是工程施工、道路設計等項目中必不可少的環(huán)節(jié)。隨著測量技術的進步，道路縱橫斷面測量精度越高，效率越快，這意味著項目工程質量和成本管控越有保障。因此，能夠穿透植被，快速、準確、安全地獲取道路縱橫斷面的機載激光雷達技術，成為項目單位優(yōu)先應用的技術手段。
項目背景
此次道路縱橫斷面測量項目位于安徽省境內，需要對一段4.8公里長、4米寬的一條防汛大堤，按照設計斷面圖進行縱橫斷面測量，且高程精度要求中誤差10厘米以內。
痛點分析
道路縱橫斷面測量通常使用全站儀、RTK、水準儀等傳統測量方式，這些傳統測量方式都是單點接觸式測量，工作效率較低，加上天氣炎熱，白天作業(yè)時間短，因此采用傳統測量方式需要花費5天作業(yè)時間，難以達到業(yè)主高效完成測量的需求。同時，本項目測區(qū)位于江水旁邊，測區(qū)內有植被覆蓋，測量人員實地采集有困難，而且覆蓋區(qū)域有不明水面，使得傳統測量方式難以保障測量人員安全。
實施方案
根據測區(qū)實際情況，客戶采用機載激光雷達技術進行斷面測量，使用硬件為智喙PM-1500機載激光測量系統+Long150六旋翼無人機，同時配備了中海達RTK、地面工作站、CORS賬號各一個，以及電池若干組。
▲Long150六旋翼無人機搭載智喙PM-1500機載激光測量系統
項目使用的智喙PM-1500機載激光測量系統擁有1500m超遠測距能力，通過搭載在無人機平臺，可以無懼測區(qū)地物高落差，在實現大面積快速作業(yè)的同時，保障了測量人員的安全。此外，智喙PM-1500機載激光測量系統擁有最高4次回波，可以穿透植被反饋地表信息，解決了測區(qū)被植被覆蓋的地表信息測量難題。
作業(yè)流程
1、外業(yè)數據采集
根據測區(qū)的地形起伏，該環(huán)節(jié)按航線規(guī)劃、飛行前準備、飛行過程、回收過程等步驟依次推進，對防汛大堤進行測量。作業(yè)人員操控Long150六旋翼無人機搭載智喙PM-1500機載激光測量系統用一個架次，耗時30分鐘完成了外業(yè)數據采集的工作，獲得了防汛大堤高精度激光雷達點云和高分辨率影像數據。
▲設備安裝
2、內業(yè)數據處理
?、偌す恻c云數據預處理
使用中海達數據融合軟件對激光點云進行數據解算，流程如下。
1)原始數據下載到本地。通過網線將飛機上的激光原始數據和GNSS衛(wèi)星數據以及基準站GNSS衛(wèi)星數據下載到本地計算機上。
2)基站GNSS數據、流動站GNSS數據和慣導IMU數據進行聯合結算。通過飛機上衛(wèi)星的GNSS數據、IMU慣導數據和基準站GNSS數據進行聯合解算得到高精度位置信息和高精度姿態(tài)信息。
▲聯合結算結果
3)解算點云數據。通過高精度位置、高精度姿態(tài)和原始未處理點云聯合解算出擁有絕對投影坐標的點云數據。
▲左右滑動查看解算后點云數據成果
4)航線導入，檢查點云質量。通過檢查，激光點云成功穿透了植被，有效測量地面信息，且平面密度在200點每平方米。
▲點云密度圖
▲點云成果圖
②點云分類
點云通過算法進行地面點云分類處理，其中地面點空洞地區(qū)為房屋，然后建立數字高程模型。
▲部分地面點云通過高程渲染瀏覽
▲部分地面點云建立的數字高程模型
?、凵煽v橫斷面圖
在生成縱橫斷面圖之前，需要通過已知道路中心線和樁號調整路線前進方向，以及拾取中樁位置坐標。之后，使用道路中線DWG格式文件，DEM數字高程模型TIF32位，中樁坐標位置導入到道路DEM橫縱斷面自動提取程序。在程序參數設置中，起始累距為起點的樁號;邊線偏距為以中樁點位置左偏，右偏各70米。最后，縱橫斷面圖文件通過緯地道路軟件進行自動化矢量圖出圖。
通過Terrasolid軟件將dxf圖形和地面分類點云放在同一平臺顯示，并通過軟件命令將矢量圖形附和在點云類的數字高程模型上，得到了整段道路的縱橫斷面成果圖，且高程精度優(yōu)于10厘米，滿足項目精度要求?？v橫斷面測量成果得到了客戶的認可，肯定機載激光雷達技術在工作效率和人員安全保障方面比傳統測量方式更有優(yōu)勢。
項目總結
此次項目展現了機載激光雷達技術在開展道路縱橫斷面測量時，擁有效率高、精度高、安全性高的優(yōu)勢。
效率高方面，利用智喙PM-1500機載激光測量系統，原本外業(yè)數據采集用傳統測量方式作業(yè)需要用時5天，縮減至30分鐘，且一天內輸出成果，作業(yè)效率提升5倍以上。同時，機載激光雷達技術將大部分工作轉移到了室內，極大地縮短了項目工期。
精度高方面，本項目通過利用地面點云數據繪制道路縱橫斷面，并將智喙PM-1500機載激光測量系統測的高程點與RTK測量點進行比對，發(fā)現點云數據的精度完全可以滿足道路縱橫斷面的測量精度要求。
安全性高方面，通過Long150六旋翼無人機搭載智喙PM-1500機載激光測量系統可以獲取測量人員難以達到區(qū)域的地形數據，降低了野外作業(yè)風險，保障了測量人員安全。
文章內容來源：中海達
項目背景
此次道路縱橫斷面測量項目位于安徽省境內，需要對一段4.8公里長、4米寬的一條防汛大堤，按照設計斷面圖進行縱橫斷面測量，且高程精度要求中誤差10厘米以內。
▲作業(yè)區(qū)的防汛大堤
痛點分析
道路縱橫斷面測量通常使用全站儀、RTK、水準儀等傳統測量方式，這些傳統測量方式都是單點接觸式測量，工作效率較低，加上天氣炎熱，白天作業(yè)時間短，因此采用傳統測量方式需要花費5天作業(yè)時間，難以達到業(yè)主高效完成測量的需求。同時，本項目測區(qū)位于江水旁邊，測區(qū)內有植被覆蓋，測量人員實地采集有困難，而且覆蓋區(qū)域有不明水面，使得傳統測量方式難以保障測量人員安全。
實施方案
根據測區(qū)實際情況，客戶采用機載激光雷達技術進行斷面測量，使用硬件為智喙PM-1500機載激光測量系統+Long150六旋翼無人機，同時配備了中海達RTK、地面工作站、CORS賬號各一個，以及電池若干組。
▲Long150六旋翼無人機搭載智喙PM-1500機載激光測量系統
項目使用的智喙PM-1500機載激光測量系統擁有1500m超遠測距能力，通過搭載在無人機平臺，可以無懼測區(qū)地物高落差，在實現大面積快速作業(yè)的同時，保障了測量人員的安全。此外，智喙PM-1500機載激光測量系統擁有最高4次回波，可以穿透植被反饋地表信息，解決了測區(qū)被植被覆蓋的地表信息測量難題。
作業(yè)流程
1、外業(yè)數據采集
根據測區(qū)的地形起伏，該環(huán)節(jié)按航線規(guī)劃、飛行前準備、飛行過程、回收過程等步驟依次推進，對防汛大堤進行測量。作業(yè)人員操控Long150六旋翼無人機搭載智喙PM-1500機載激光測量系統用一個架次，耗時30分鐘完成了外業(yè)數據采集的工作，獲得了防汛大堤高精度激光雷達點云和高分辨率影像數據。
▲設備安裝
2、內業(yè)數據處理
?、偌す恻c云數據預處理
使用中海達數據融合軟件對激光點云進行數據解算，流程如下。
1)原始數據下載到本地。通過網線將飛機上的激光原始數據和GNSS衛(wèi)星數據以及基準站GNSS衛(wèi)星數據下載到本地計算機上。
2)基站GNSS數據、流動站GNSS數據和慣導IMU數據進行聯合結算。通過飛機上衛(wèi)星的GNSS數據、IMU慣導數據和基準站GNSS數據進行聯合解算得到高精度位置信息和高精度姿態(tài)信息。
▲聯合結算結果
3)解算點云數據。通過高精度位置、高精度姿態(tài)和原始未處理點云聯合解算出擁有絕對投影坐標的點云數據。
▲左右滑動查看解算后點云數據成果
4)航線導入，檢查點云質量。通過檢查，激光點云成功穿透了植被，有效測量地面信息，且平面密度在200點每平方米。
▲點云密度圖
▲點云成果圖
②點云分類
點云通過算法進行地面點云分類處理，其中地面點空洞地區(qū)為房屋，然后建立數字高程模型。
▲部分地面點云通過高程渲染瀏覽
▲部分地面點云建立的數字高程模型
?、凵煽v橫斷面圖
在生成縱橫斷面圖之前，需要通過已知道路中心線和樁號調整路線前進方向，以及拾取中樁位置坐標。之后，使用道路中線DWG格式文件，DEM數字高程模型TIF32位，中樁坐標位置導入到道路DEM橫縱斷面自動提取程序。在程序參數設置中，起始累距為起點的樁號;邊線偏距為以中樁點位置左偏，右偏各70米。最后，縱橫斷面圖文件通過緯地道路軟件進行自動化矢量圖出圖。
通過Terrasolid軟件將dxf圖形和地面分類點云放在同一平臺顯示，并通過軟件命令將矢量圖形附和在點云類的數字高程模型上，得到了整段道路的縱橫斷面成果圖，且高程精度優(yōu)于10厘米，滿足項目精度要求?？v橫斷面測量成果得到了客戶的認可，肯定機載激光雷達技術在工作效率和人員安全保障方面比傳統測量方式更有優(yōu)勢。
項目總結
此次項目展現了機載激光雷達技術在開展道路縱橫斷面測量時，擁有效率高、精度高、安全性高的優(yōu)勢。
效率高方面，利用智喙PM-1500機載激光測量系統，原本外業(yè)數據采集用傳統測量方式作業(yè)需要用時5天，縮減至30分鐘，且一天內輸出成果，作業(yè)效率提升5倍以上。同時，機載激光雷達技術將大部分工作轉移到了室內，極大地縮短了項目工期。
精度高方面，本項目通過利用地面點云數據繪制道路縱橫斷面，并將智喙PM-1500機載激光測量系統測的高程點與RTK測量點進行比對，發(fā)現點云數據的精度完全可以滿足道路縱橫斷面的測量精度要求。
安全性高方面，通過Long150六旋翼無人機搭載智喙PM-1500機載激光測量系統可以獲取測量人員難以達到區(qū)域的地形數據，降低了野外作業(yè)風險，保障了測量人員安全。
文章內容來源：中海達
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