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揭開(kāi)激光雷達(dá)技術(shù)利于鐵路數(shù)字化勘測(cè)的面紗

發(fā)布日期:2019-04-01 22:31 瀏覽量:9630

機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)之前我們已經(jīng)講過(guò),它是一種利用 GPS 和 IMU(慣性測(cè)量裝置)定位的機(jī)載激光掃描測(cè)量技術(shù)。其生產(chǎn)流程分為幾下幾部:

1、用激光掃描儀對(duì)地面進(jìn)行連續(xù)掃描,直接獲取三維激光點(diǎn)云,應(yīng)用分類(lèi)技術(shù)移除建筑物、覆蓋植物等測(cè)點(diǎn),保留地表測(cè)點(diǎn),即可獲得數(shù)字高程模型DEM。

2、配合搭載數(shù)碼相機(jī)所拍攝的高分辨率數(shù)碼影像,進(jìn)而生產(chǎn)數(shù)字線(xiàn)劃圖DLG)。

 

機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)相于傳統(tǒng)的航空攝影測(cè)量技術(shù)優(yōu)勢(shì)突顯,可大幅減少測(cè)量工序及人工觀測(cè)制圖的工作量,屬于半主動(dòng)式直接測(cè)量技術(shù),采用高精度、高密度的 Lidar 點(diǎn)云數(shù)據(jù)提取縱橫斷面,具有自動(dòng)化程度高、精度高、速度快等優(yōu)勢(shì)。同時(shí),也有利于開(kāi)展三維鐵路線(xiàn)路設(shè)計(jì)工作。

 

激光LIDAR 技術(shù)是近年來(lái)應(yīng)用越來(lái)越廣泛的測(cè)量技術(shù)之一。由于可以快速高效獲取三維場(chǎng)景的高精度、高密度點(diǎn)云數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景的高精度測(cè)量,適應(yīng)了鐵路數(shù)字化勘測(cè)的趨勢(shì)。

昌景黃鐵路項(xiàng)目概況

機(jī)載激光雷達(dá)包括外業(yè)數(shù)據(jù)采集和內(nèi)頁(yè)數(shù)據(jù)處理,其中內(nèi)業(yè)是指依據(jù)航攝資料和外控資料生產(chǎn)鐵路設(shè)計(jì)所需的數(shù)字地形圖、數(shù)字正射影像和橫縱斷面。

新建昌景黃鐵路起自江西省南昌市南昌東站,經(jīng)上饒市、景德鎮(zhèn)市,安徽省黃山市,終至黃山北站。正線(xiàn)全長(zhǎng)約 286km,設(shè)站 9 座,預(yù)留樂(lè)平設(shè)站條件。同步新建南昌樞紐聯(lián)絡(luò)線(xiàn)約 29.1km 以及南昌樞紐、景德鎮(zhèn)地區(qū)、黃山地區(qū)相關(guān)配套工程等。昌景黃定測(cè)階段縱斷面測(cè)量工作量為 214.5km,橫斷面測(cè)量達(dá) 4799 個(gè)。

機(jī)載 LIDAR 在昌景黃定測(cè)勘測(cè)中起到復(fù)核勘測(cè)成果資料和點(diǎn)云切斷面的作用,一方面提高了勘測(cè)質(zhì)量,另一方面節(jié)省了外業(yè)投入,對(duì)勘測(cè)工期也起到極大的促進(jìn)作用,發(fā)揮了先進(jìn)勘測(cè)技術(shù)在一線(xiàn)的優(yōu)勢(shì)。

 

相關(guān)勘察設(shè)計(jì)院將外業(yè) GPS RTK、機(jī)載 LIDAR 和地面 LIDAR 實(shí)測(cè)橫斷面比對(duì)。選取的地段位于 DK136+960-DK137+040 共計(jì) 80m 范圍,該段是丘陵地區(qū),線(xiàn)路左側(cè)為砍伐后幾乎裸露的山體和開(kāi)挖的階梯,右側(cè)上層為20m 左右高的松樹(shù)、下層是 3m 左右高的雜木林,比較茂密,比對(duì)了DK136+960、DK136+980、DK137+000、DK137+020、DK137+040 計(jì) 5 個(gè)橫斷面(其DK136+960、DK136+980 地面 LIDAR 不具備置鏡條件沒(méi)有測(cè),DK137+020 只測(cè)了左側(cè)部分),比對(duì)結(jié)果如下: 

一、兩次的 GPS RTK 的數(shù)據(jù)比較接近(其中 DK136+960 左側(cè)最后一個(gè)點(diǎn)第一次測(cè)量錯(cuò)誤,DK136+980 因地質(zhì)鉆探開(kāi)挖導(dǎo)致中線(xiàn)附近高程差值較大);

二、機(jī)載 LIDAR 與 GPS RTK 實(shí)測(cè)斷面的形狀是吻合的,點(diǎn)與點(diǎn)比對(duì),最大誤差在 2m 左右,普遍稍高于 GPS RTK 實(shí)測(cè)地面線(xiàn);

三、地面 LIDAR 與GPS RTK 實(shí)測(cè)斷面?zhèn)€別地方誤差比較大(4.4m),從勘測(cè)質(zhì)量和測(cè)量進(jìn)度上看,地面 LIDAR 在測(cè)量普通斷面上都沒(méi)有明顯優(yōu)勢(shì)。

對(duì)隧道 1:500 地形進(jìn)行了比對(duì),選取了植被茂密、人跡罕至的DK153+100-DK153+200 對(duì)外業(yè)來(lái)說(shuō)也是很困難的地方處進(jìn)行比較,LIDAR 做的 1:500 地形圖與外業(yè) GPS RTK 吻合程度比較高,整體等高線(xiàn)更準(zhǔn)確;

外業(yè) GPS RTK 因受高程點(diǎn)范圍影響,在地形圖角落處 (如DK153+100 右側(cè) 50m),等高線(xiàn)的形狀反而是錯(cuò)誤的。

激光雷達(dá)在提高縱斷面精度的方面清晰可見(jiàn),同時(shí)避免了實(shí)測(cè)時(shí)的疏漏或誤差,保證了勘測(cè)質(zhì)量。

綜上所述,昌景黃鐵路定測(cè)中機(jī)載 Lidar 和 GPS RTK 實(shí)測(cè)縱橫斷面的對(duì)比,得出以下結(jié)論:

①機(jī)載 Lidar 和 GPS RTK 實(shí)測(cè)形狀吻合,點(diǎn)與點(diǎn)的對(duì)比有一定誤差,機(jī)載 lidar 的精度更高;

②在地形復(fù)雜、外業(yè)實(shí)測(cè)人員很難安全到達(dá)區(qū)域,機(jī)載 lidar 的優(yōu)勢(shì)更加明顯,確保工作的正常展開(kāi)同時(shí)對(duì)安全生產(chǎn)起到了保證作用。


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