车载激光扫描技术在公路测量中的应用

激光雷达在路面检测中的应用研究激光雷达已经成为了众多领域中不可或缺的技术，其中包括车辆自动驾驶领域。

自动驾驶需要对路况进行高效准确的识别与判断，而其中路面状态是必须要考虑的一个因素。

而随着激光雷达技术的不断进步，越来越多的研究人员认为激光雷达能够提供一种高效准确的路面检测方法。

一、激光雷达检测路面的原理激光雷达是利用光脉冲方法对物体进行探测和测距的技术。

从本质上来看，激光雷达和常见的雷达具有相似的原理，即都是利用物体反射回来的信号来获得关于物体位置和特征等信息。

激光雷达能够实现的最小探测距离是几个米到几百米范围。

激光雷达通过发射激光，并记录激光从发射到接收所需的时间，根据光速计算出物体与激光雷达之间的距离。

激光雷达通过采集反射激光的强度、时间和方向等数据，可以获得关于被测物体的三维空间点云信息。

在道路检测中，激光雷达能够实现对路面高程、坡度和形态等数据的获取，从而为后续的路面状态评估和道路设计等工作提供有效的数据支持。

二、激光雷达在路面检测中的应用激光雷达在路面检测中的应用主要包括道路面形态检测、路面高程检测、路面坡度检测和路面结构检测等方面。

其中，激光雷达技术在数字地图建立、车辆行驶定位和反作弊等领域也有着广泛的应用。

1、道路面形态检测道路面形态指的是道路表面的平整程度。

平整的路面对于车辆驾驶的稳定性和行驶安全性有着重要作用。

激光雷达被广泛应用于道路表面的平整度检测方面，在道路施工、道路维修和工程验收等方面具有较为重要的作用。

采用激光雷达技术检测道路面形态，可以快速高效地获得路面平整度数据。

激光雷达在对路面进行扫描的过程中，能够高精度地记录下路面每个小区域的坡度和高程等信息。

通过这些数据可以构建出路面形态的高度图，进而反映出道路表面的平整度。

这种方法不仅大大降低了道路检测的难度和工期，同时也提高了检测精度和效率。

2、路面高程检测路面高程是指道路表面相对平面的高低程度，通过路面高程数据可以有效评估和判断道路表面的平整性。

基于车载三维激光扫描的城市道路竣工测量探讨贾峻峰广州市城市规划勘测设计研究院 广东广州 510060摘要：车载三维激光扫描系统融合了多种传感器和数据源，可以自动、迅速地获取道路的全方位信息。

其扫描速度迅捷、数据信息丰富、精确度高、采集过程安全简单，并能节省人力。

此技术显著提高了外业生产效率，并降低了生产成本。

对车载三维激光扫描技术在道路工程竣工测量中的内外业处理流程的研究结果表明：该技术的精度可达到1∶500测图精度要求，满足城市高架路竣工规划测绘的精度需求。

该技术方案是切实可行的，且能高效地提高生产效率。

关键词：车载三维激光扫描 道路竣工测量 点云数据精度 测图精度中图分类号：U415文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2024)02-0142-03 Exploration of Urban Road Completion Survey Based on Vehicle-Mounted 3D Laser ScanningJIA JunfengGuangzhou Research Institute of Urban Planning, Survey and Design, Guangzhou, Guangdong Province, 510060ChinaAbstract:The vehicle-mounted 3D laser scanning system integrates multiple sensors and data sources, and it can automatically and quickly obtain comprehensive information of the road. It has fast scanning speed, rich data infor‐mation and high accuracy, and the collection process is safe and simple and can save manpower. This technology significantly improves field production efficiency and reduces production costs. The article provides a detailed in‐troduction of the internal and external processing flow of vehicle-mounted 3D laser scanning technology in the completion measurement of road engineering. Rresearch results indicate that the accuracy of this technology can reach 1∶500 mapping accuracy requirements, and meet the accuracy requirements of urban elevated road comple‐tion planning and surveying. This technical solution is feasible, and it can efficiently improve production efficiency. Key Words: Vehicle-mounted 3D laser scanning; Road completion measurement; Point cloud data； Mapping accuracy1 三维激光扫描技术工作原理三维激光扫描仪系统主要集成三维激光扫描仪、惯性仪、全景相机、测速仪、卫星定位模块和车辆刚性平台装配控制模块［1］。

浅析激光路面平整度检测系统激光路面平整度检测系统是一种能够精确评估道路平整度的高科技设备。

随着国家对道路质量的要求不断提高，激光路面平整度检测系统逐渐成为道路施工和维护的必备工具。

本文将从系统的工作原理、检测的方法以及应用场景等方面进行浅析。

一、系统工作原理激光路面平整度检测系统主要由激光扫描仪、GPS系统、计算机以及数据处理软件等组成。

在工作时，激光扫描仪会将激光束聚焦到路面上，反射回来的激光信号被接收器采集。

系统会借助GPS定位系统来获取车辆的位置和行驶方向信息，并将采集到的数据传输给计算机。

计算机会对数据进行处理，生成一份详细的路面平整度报告。

二、检测的方法系统的检测方法是非接触式的，因此可以快速且精确地评估路面平整度。

首先，检测车辆会以较低的速度行驶在待检测的道路上。

激光扫描仪会以高速扫描整个道路表面，采集道路表面的高度数据。

接下来，计算机会使用特定的算法将高度数据转换为平面坐标系上的数据，并由此计算出道路的平整度。

系统可以同时检测多个车道，时效性极高。

三、应用场景激光路面平整度检测系统在道路施工和维护中具有广泛的应用场景。

首先，在新建道路中，该系统可以快速检测出道路表面的平整度，及时发现问题并进行修复，确保道路质量符合国家标准。

其次，该系统可以用于日常道路维护中，随时监测道路表面的平整度，并及时采取措施进行修复。

最后，该系统可以用于道路交通监管，帮助部门准确了解道路的情况，确保道路的安全通行。

综上所述，激光路面平整度检测系统是一种高效、精确的道路质量监测设备。

未来该系统的应用将进一步得到拓展，相信它将在道路施工和维护中发挥越来越重要的作用。

第４１卷第８期２０１８年８月测绘与空间地理信息ＧＥＯＭＡＴＩＣＳ＆ＳＰＡＴＩＡＬＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ.４１ꎬＮｏ.８Ａｕｇ.ꎬ２０１８收稿日期:２０１８－０３－２６作者简介:王克峰(１９７２－)ꎬ男ꎬ甘肃通渭人ꎬ教授级高级工程师ꎬ注册测绘师ꎬ硕士ꎬ２００６年毕业于武汉大学测绘工程专业ꎬ主要从事地理信息系统数据采集与处理方面的研究㊁生产和管理工作ꎮ车载三维激光扫描系统在公路断面测量中的应用王克峰１ꎬ平世越２(１.新疆维吾尔自治区第一测绘院ꎬ新疆昌吉８３１１００ꎻ２.昌吉州国土资源勘测规划院ꎬ新疆昌吉８３１１００)摘要:探索了带有ＧＰＳ/ＩＭＵ的车载ＲＩＥＧＬＶＭＺ １０００三维激光扫描系统ꎬ采集公路线路测量的三维点云数据ꎬ对其进行噪声消除㊁坐标转换㊁三维建模等处理ꎬ实现对公路线路纵横断面图的测绘的技术方法ꎬ并通过生产项目对该技术方法予以应用和验证ꎬ对应用中应注意的关键问题进行了总结ꎮ关键词:车载三维激光扫描系统ꎻ点云数据ꎻ断面测量中图分类号:Ｐ２２８㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１６７２－５８６７(２０１８)０８－０１９５－０３ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＶｅｈｉｃｌｅ－ｍｏｕｎｔｅｄ３ＤＬａｓｅｒＳｃａｎｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍｉｎＨｉｇｈｗａｙＳｅｃｔｉｏｎＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＷＡＮＧＫｅｆｅｎｇ１ꎬＰＩＮＧＳｈｉｙｕｅ２(１.ＴｈｅＦｉｒｓｔＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄＭａｐｐｉｎｇｏｆＸｉｎｊｉａｎｇＵｙｇｕｒＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＲｅｇｉｏｎꎬＣｈａｎｇｊｉ８３１１００ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＬａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓＳｕｒｖｅｙａｎｄＰｌａｎｎｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈａｎｇｊｉＰｒｅｆｅｃｔｕｒｅꎬＣｈａｎｇｊｉ８３１１００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｅｘｐｌｏｒｅｄｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅ３Ｄｐｏｉｎｔｃｌｏｕｄｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇｆｏｒｈｉｇｈｗａｙｕｓｉｎｇｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅ－ｍｏｕｎｔｅｄ３ＤｌａｓｅｒｓｃａｎｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈＧＰＳ/ＩＭＵꎬａｎｄｔｈｅｎｔｏｔｈｅｄａｔａｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇｎｏｉｓｅｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎꎬｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｂｕｉｌｄｉｎｇ３Ｄｍｏｄｅｌｉｎｇꎬａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｉｎｇｓｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄｍａｐｐｉｎｇｏｆｈｉｇｈｗａｙｐｒｏｆｉｌｅａｎｄｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｓꎬａｐｐｌｉｅｄａｎｄｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｍｅｔｈｏｄｔｈｒｏｕｇｈｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒｏｊｅｃｔꎬｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｔｈｅｋｅｙｉｓｓｕｅｓｔｈａｔｓｈｏｕｌｄｂｅｐａｉｄａｔｔｅｎｔｉｏｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｖｅｈｉｃｌｅ－ｍｏｕｎｔｅｄ３Ｄｌａｓｅｒｓｃａｎｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍꎻｐｏｉｎｔｃｌｏｕｄｄａｔａꎻｓｅｃｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ０㊀引㊀言近年来ꎬ我国经济社会发生了翻天覆地的变化ꎬ公路建设的成就令世人瞩目ꎮ一方面经济社会的向前发展为公路建设注入了必要的资金ꎻ另一方面公路建设的推进极大地促进了经济社会的向前发展ꎮ随着经济社会的不断进步ꎬ公路建设的速度在进一步加快ꎮ传统测量模式由于其数据获取模式单一㊁自动化程度不高㊁劳动强度大㊁工作效率低下等弊端ꎬ已不能满足新时代公路建设对公路测绘的新要求ꎮ如何实现公路建设需要的空间数据的自动㊁高效㊁准确的获取ꎬ并对其并实现快速处理ꎬ形成公路建设需要的可靠成果ꎬ是测绘地理信息工作者一直研究和追求的目标之一ꎮ车载三维激光扫描系统集成多种测量原理和多传感器为一体ꎬ可进行综合性的地面测量ꎬ可快速㊁自动㊁连续的获取高精度地面三维空间数据ꎬ作为一种新型的三维空间数据获取手段ꎬ被逐渐应用于测绘地理信息数据获取工作中ꎬ是公路线路断面测量的一种全新的技术方法ꎮ１㊀车载三维激光扫描系统的测量原理１.１㊀车载三维激光扫描系统的原理车载三维激光扫描系统是将全球定位系统㊁惯性导航系统㊁三维激光扫描以及近景摄影测量等技术进行融合ꎬ集成到一台数据采集车上ꎬ实现对动态扫描和近景摄影测量成果的快速定位测量ꎮ系统主要由安装于移动车上的三维激光扫描仪㊁全球定位仪㊁惯性导航仪㊁后处理软件㊁电源等附属设备构成ꎮ数据采集时ꎬ通过激光脉冲所测量的距离ꎬ水平和垂直两个方向的角度值ꎬ来计算扫描点的空间坐标ꎮ然后对扫描点进行一系列处理ꎬ获取地面点在相应坐标系中的坐标ꎮ其扫描数学测量原理如图１所示ꎮ１.２㊀扫描数据处理车载三维激光扫描系统通过动态采集所获得的是一系列离散点的点云数据ꎬ记录了地面物体表面的空间位图１㊀车载三维激光扫描系统的测量原理Ｆｉｇ.１㊀Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｖｅｈｉｃｌｅ－ｍｏｕｎｔｅｄ㊀㊀㊀㊀３Ｄｌａｓｅｒｓｃａｎｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ置信息和相应的物理参数ꎮ这样的点云数据由于含有非测量目标的噪声点ꎬ且点的坐标并不是最终需要的地面坐标系的坐标ꎬ因此ꎬ还不能准确地表达测量目标的真实模型ꎮ这就要求对动态扫描所采集的点云数据进行如下处理ꎮ１.２.１㊀噪声和粗差剔除车载三维激光扫描系统通过动态采集所获得的道路点云数据中ꎬ可能含有树木㊁花草㊁行人㊁车辆等非公路属性的噪声点数据ꎬ也可能含有测量时产生的粗差数据ꎮ这些噪声点数据和粗差数据对公路测量模型的建立产生干扰ꎬ需要对其进行剔除ꎮ具体措施包括粗差剔除㊁离群数据去除和去噪处理等ꎮ１.２.２㊀坐标转换如图１所示ꎬ原始点云数据中点的空间位置是以扫描仪的仪器中心为原点的扫描坐标系为基准的ꎮ而实际应用时ꎬ需要把扫描坐标系转化为地面坐标系ꎮ把扫描坐标系转换为地面坐标系的变换参数通常包括３个平移参数ｘＴ㊁ｙＴ㊁ｚＴꎬ３个旋转参数α㊁β㊁γ和１个尺度变化参数Ｒꎮ由于一个项目中通常会使用同一台扫描仪进行测量ꎬ则扫描坐标系的尺度相同ꎬ故扫描坐标系到地面坐标系的转换只有６个独立的参数ꎮ转换方程为:ｘＭｙＭｚＭéëêêêùûúúú＝Ｒαꎬβꎬγ()ＸＭＹＭＺＭéëêêêùûúúú＋ｘＴｙＴｚＴéëêêêùûúúú(１)应用公式(１)ꎬ通过共轭点ꎬ按间接平差的原理ꎬ列出误差方程ꎬ求出转换参数的最小二乘解ꎬ实现点云数据的内定向ꎬ进而完成点云数据从扫描坐标系到地面坐标系的转换ꎬ从而实现扫描数据的配准ꎮ１.３㊀三维建模通过噪声剔除和数据配准后ꎬ得到了由全离散的地面坐标系坐标点构成的点集合ꎬ点之间还没有建立起相互关联的信息ꎬ还不能直观表达公路断面测量所需要的三维模型ꎮ需要通过一定的处理ꎬ形成三维高程模型ꎬ即ＤＥＭꎮ通常要通过离散数据构建三角网(ＴＩＮ)ꎬ再在构建好的三角网的基础上ꎬ通过一定规则生成ＤＥＭꎬ建立公路线路的数字地面模型ꎮ１.４㊀公路断面图绘制将道路中线转点坐标和里程坐标导入构建好的公路三维模型数据ＤＥＭ中ꎬ建立道路中线纵断面采样线ꎮ根据道路中线纵断面采样线ꎬ在公路三维模型数据ＤＥＭ的曲面模型上ꎬ结合输入的相关参数ꎬ通过软件自动生成道路纵断面的断面图ꎮ在构建好的纵断面采样线上ꎬ按设计要求ꎬ设置横断面参数ꎬ创建横断面数据采样线ꎮ根据创建好的一系列横断面采样线ꎬ由软件自动绘制每个横断面的断面图ꎮ２㊀工程项目应用实例２.１㊀项目概况该项目为哈密至敦煌Ｓ２４５线上长为６４ｋｍ㊁宽为５００ｍ１ʒ２０００带状地形图测绘和沿中线间隔为２０ｍ的纵断面及沿中线两侧各宽３０ｍ的横断面测量ꎮ２.２㊀项目主要软硬件配套软硬件包括:激光扫描系统ＲＩＥＧＬＶＭＺ－１０００ꎻ轨迹解算软件ＰＯＳＰａｃＭＭＳ７.２ꎻ数据采集软件ＲＲｉＡＣＱＵＩＲＥ－ＭＬＳꎻ数据处理软件和点云编辑软件ＲｉＰＲＯＣＥＳＳ和应用软件ＲｉＳｃａｎＰｒｏꎻ地形图编绘和纵横断面绘制软件ＣＡＳＳꎮ本次使用的采集车辆是三菱帕杰罗Ｖ７３ꎮ２.３㊀项目主要的技术路线通过ＧＰＳ进行三维激光扫描车辆的定位ꎬ获得扫描仪测量原点的地面坐标系的精确数据ꎬ同时ꎬ通过ＩＭＵ进行车载三维激光扫描仪的偏航角㊁滚动角及高低角的测量ꎬ获得扫描仪的测量姿态ꎻ通过激光扫描的方式ꎬ对地面点进行扫描测量ꎬ获得待测地面点在扫描坐标系的点云坐标ꎻ通过去燥和解算得到ꎬ得到待测点数据在地面坐标系的点云坐标ꎮ２.３.１㊀外业数据采集操作流程１)外业扫描作业时ꎬ将扫描仪安装在车顶支架上ꎬ实施３６０ʎ扫描模式ꎻ外业采集点云密度设为７ ９ｃｍ(距离仪器４５０ｍ处的点间距)ꎬ车速设定为２０ｋｍ/ｈꎻ由卫星定位接收机ＧＮＳＳ对静止状态下的测量车位进行实时的绝对位置测量５ｍｉｎꎮ２)由惯性测量单元ＩＭＵ计算卫星定位接收机(前㊁后)㊁激光扫描仪ＶＺ１０００设备的实时姿态信息ꎮ３)通过车辆的加减速㊁改变方向ꎬ在各项指标达到限差要求后ꎬ由三维激光扫描仪ＬＳ㊁ＧＮＳＳ㊁ＩＭＵ㊁ＤＭＩ(车轮解码器)对以静态基准点２０ｋｍ范围内的点位进行测量ꎮ４)最后基于ＩＭＵ系统获得设备实时姿态信息ꎬ通过将各种数据联合解算获得空间坐标数据ꎮ２.３.２㊀内业数据处理操作(１)完整轨迹解算ꎻ(２)点云解析和轨迹数据匹配ꎻ(３)噪声消除㊁坐标系转换ꎻ(４)数据ＤＥＭ建模㊁等高线处理㊁地物的提取与绘制㊁地形图编辑ꎻ(５)进行公路纵横断面测量ꎮ图２为扫描数据经过坐标系转换后的地面坐标６９１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀测绘与空间地理信息㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年系的点云数据ꎮ图２㊀内业数据处理后的三维激光扫描点云数据Ｆｉｇ.２㊀３Ｄｌａｓｅｒｓｃａｎｎｉｎｇｐｏｉｎｔｃｌｏｕｄｄａｔａ㊀㊀㊀ａｆｔｅｒｉｎｔｅｒｎａｌｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ２.３.３㊀项目实施中应注意的事项１)实际作业中ꎬ要在测区中先选定一定数量的基准站点ꎬ使得扫描车距离基准点不得超过２０ｋｍꎬ以确保扫描精度ꎻ２)开始扫描前扫描车要进行静态测量５ｍｉｎꎬ用以确定其初始位置和姿态ꎻ３)静态完成后需通过急加速㊁减速㊁转弯来激活惯导(ＩＭＵ)ꎬ使其处于正常工作状态ꎻ４)开始扫描后要合理控制车速ꎬ使车速保持在２０ ３０ｋｍ/ｈ为宜ꎻ５)扫描中如果想获得较密点云数据及较高精度ꎬ宜设置斜后４５ʎ㊁斜后１３５ʎ㊁３６０ʎ将路线扫描３遍ꎮ３㊀结束语本文系统地介绍了车载三维激光扫描系统的基本原理以及在公路断面测量中的应用ꎬ并通过生产实践验证了车载三维激光扫描系统应用于公路断面测量项目的实用性和优越性ꎮ与传统的作业方式相比ꎬ此种数据采集和处理方式安全性更高ꎬ并能极大地减少外业花费的人力㊁物力ꎬ能大幅提高工作效率ꎮ参考文献:[１]㊀徐进军ꎬ张民伟.地面３维激光扫描仪:现状与发展[Ｊ].测绘通报ꎬ２００７(１):４７－５０.[２]㊀张卡ꎬ盛叶华ꎬ叶春ꎬ等.车载三维激光数据采集系统的绝对标定及精度分析[Ｊ].武汉大学学报:信息科学版ꎬ２００８ꎬ３３(１):５５－５９.[３]㊀叶泽田ꎬ杨勇ꎬ赵文吉ꎬ等.车载ＧＰＳ/ＩＭＵ/ＬＳ激光成像系统外方位元素的动态标定[Ｊ].测绘学报ꎬ２０１１ꎬ４０(３):３４５－３５０.[４]㊀聂倩ꎬ陈为民ꎬ陈长军.车载三维激光扫描系统的外参数标定研究[Ｊ].测绘通报ꎬ２０１３(１１):７４－７７.[编辑:张㊀曦](上接第１９４页)㊀㊀图２中ꎬ 地图瓦片数据集 为交换瓦片数据的根目录(一般为交换数据的名称)ꎬ其下的目录为地图瓦片的金字塔层ꎬ金字塔层目录下以该层的行为目录ꎬ行目录下为具体的瓦片数据文件ꎮ４㊀结束语天地图 广东 矢量电子地图作为 天地图 广东 省级节点的地图服务内容ꎬ已顺利上线ꎬ并接入国家 天地图 主节点ꎬ为广东省政府各部门㊁社会公众提供权威㊁统一㊁便捷的在线地理信息服务[５]ꎮ本文以 天地图 广东 矢量电子地图为例ꎬ简要介绍了在ＡｒｃＧＩＳ平台中构建图库一体化的矢量电子地图制作技术方案ꎬ有机地将地图与建库数据一体化ꎬ科学地管理和维护数据ꎬ有效地实现了每年 天地图 广东 矢量电子地图数据的更新工作ꎮ参考文献:[１]㊀林抒旻.基于 天地图.晋江 的晋江市便民地图网的设计与实现[Ｊ].测绘与空间地理信息ꎬ２０１７ꎬ４０(５):１２７－１２９.[２]㊀王惠媛.浅谈天地图 新疆矢量电子地图数据的制作[Ｊ].中国新技术新产品ꎬ２０１２(１１):４４.[３]㊀广东省人民政府网站.省情概貌[ＥＢ/ＯＬ].[２０１５－０１－２１].ｈｔｔｐ://ｗｗｗ.ｇｄ.ｇｏｖ.ｃｎ/ｇｄｇｋ/ｓｑｇｍ/２０１５０１/ｔ２０１５０１２１＿２０８１８９.ｈｔｍ.[４]㊀丁鸽ꎬ刘开ꎬ徐彦中ꎬ等.基于ＡｒｃＧＩＳ构建图库一体化海图系统的研究[Ｊ].城市勘测ꎬ２０１６(４):４５－４９.[５]㊀陈鑫祥ꎬ吴永静ꎬ万宝林. 天地图 广东 数据建设及关键技术研究[Ｊ].地理信息世界ꎬ２０１３ꎬ２０(４):６０－６４.[６]㊀刘超ꎬ孙玉鑫ꎬ郭金龙. 天地图 黑龙江 省级节点在线服务数据制作研究[Ｊ].测绘与空间地理信息ꎬ２０１７ꎬ４０(３):１５２－１５４.[７]㊀国家测绘地理信息局.ＣＨ/Ｚ９０１１－２０１１地理信息公共服务平台电子地图数据规范[Ｓ].北京:测绘出版社ꎬ２０１２.[８]㊀杨燕.基于天地图 新疆自治区节点矢量数据与国家主节点矢量数据融合技术方法探讨[Ｊ].测绘与空间地理信息ꎬ２０１７ꎬ４０(８):１２６－１２８.[９]㊀郑海玲.基于ＡｒｃＧＩＳ的增城市政务电子地图快速制作技术研究[Ｊ].测绘与空间地理信息ꎬ２０１５ꎬ３８(１２):１７８－１８４.[１０]㊀陈鑫祥ꎬ吴锦超.利用ＡｒｃＧＩＳ＋Ｅｎｇｉｎｅ实现天地图瓦片数据的切割[Ｊ].北京测绘ꎬ２０１３(４):１７－２０.[编辑:刘莉鑫]７９１第８期王克峰等:车载三维激光扫描系统在公路断面测量中的应用。

高精度IMU车载激光测量系统在高速公路改扩建中的应用张志彬;陈才义;吴国平【摘要】针对车载移动激光测量系统的特点和高速公路改扩建数据精度的要求,本文对高精度IMU车载移动激光测量系统在高速公路改扩建中的应用进行分析,通过对车载激光测量系统中的关键器件IMU的原理和特性进行分析,阐述了车载移动激光测量系统在高速公路改扩建项目中彩色激光点云数据获取与联合解算的技术方法,并通过工程实践验证了该方法的精度.【期刊名称】《辽宁科技大学学报》【年(卷),期】2018(041)003【总页数】5页(P232-236)【关键词】高速公路改扩建;车载激光测量系统;高精度IMU;联合解算【作者】张志彬;陈才义;吴国平【作者单位】贵港市勘察测绘研究院,广西贵港 537100;贵港市勘察测绘研究院,广西贵港 537100;北京四维远见信息技术有限公司,北京 100071【正文语种】中文【中图分类】P225.2;TU196.1高速公路在改、扩建过程中，为尽可能地提高对原有道路的利用率，通常会采用单侧加宽、双侧加宽或者单双侧加宽的方案，因此需要对现有道路路面及道路两侧的地物位置及结构性质进行精确测量与调查，其测量精度要求远高于新建道路。

传统方法是采用人工野外测量，虽然在测量路段附近摆放安全警示锥筒，但是人员在道路作业仍非常危险，并且作业效率特别低。

随着技术的进步，高速公路改扩建的测量方法也呈现多种多样。

杨颖等［1］分析了使用机载Lidar设备进行高速公路改扩建数据采集处理过程。

但机载Lidar设备进行测量作业时需要申请空域，如在机场或者军用设施附近，空域窗口期根本无法被批准。

魏国忠等［2］分析了利用靶标控制点对车载激光点云数据进行高精度校正的可行性，对车载激光扫描系统的具体过程介绍的比较概略。

余飞等［3］提出一种新的利用海量高精度激光雷达数据生成设计地面线的方法，使用车载或者机载的点云数据进行设计地面线的快速自动提取，但对具体应用介绍的较少。

机载激光雷达(LiDAR)测量在公路三维测设中的应用探究机载激光雷达（LiDAR）测量技术融合了多种先进技术，在公路三维测设中发挥着更大的作用。

基于此，本文分析了机载激光雷达（LiDAR）测量的技术的使用优势，阐述了辅助地面控制测量、采集参数的选择、横断面的采集、DOM、DEM、DLG的制作这些机载激光雷达（LiDAR）测量技术在公路三维测设中的应用。

标签：机载激光雷达（LiDAR）测量;公路;三维测设作为一种新型的空间测量技术，机载激光雷达（LiDAR）测量技术融合了全球定位系统（GNSS）、激光扫描、摄影测量、惯性导航系统（IMU）等技术，能够更加准确的、快速的完成地表三维空间信息的收集。

可以说，机载激光雷达（LiDAR）测量技术是继GPS技术后的又一次三维测绘技术进步。

经过实践能够发现，机载激光雷达（LiDAR）测量技术能够更加高效的获取地面精密数字地面模型，在公路三维测设中发挥着重要的作用。

一、机载激光雷达（LiDAR）测量的技术分析（一）机载激光雷达（LiDAR）测量技术的使用优势分析对于机载激光雷达（LiDAR）测量技术来说，其融合的多种先进技术，在公路三维测设中有着更好的使用有优势。

机载激光雷达（LiDAR）测量技术主要有以下几种使用优势：第一，数据密度相对较高。

机载激光点云的采集间距相对较小，一般在0.8-1.2米之间。

结合实际的需求该间距可以更小。

在这样的采集条件下，数据密度显著提升，在真实地面高程模型的建立中有着极大的优势。

而在传统的DTM测量中，平均点的间距在25米左右。

可知，机载激光雷达（LiDAR）测量技术有着更高的数据密度。

第二，精确度相对较高。

对于机载激光点云数据来说，其获取都是激光测量直接完成的。

理论上，机载激光雷达（LiDAR）测量技术的高程精度可以达到0.1米;平面精度可以达到0.15米。

而在传统的航测中，理论上的高程精度为0.3-0.5米。

第三，空三定位更为先进。

车载激光扫描数据的高速道路自动提取方法随着车载激光扫描技术的逐步普及，其在道路提取、地名标注、城市建设等领域已经取得了广泛应用。

在高速公路道路自动提取方面，车载激光扫描技术能够快速、准确地提取出高速公路的道路中心线、车道线以及路沿石等信息，后续还可以进行道路线型分析、车道宽度分析以及交通流量分析等工作。

本文将详细介绍车载激光扫描数据在高速公路道路自动提取方面的方法。

1. 数据获取与预处理车载激光扫描仪的安装位置应该尽量低，以便扫描到道路底部的重要信息，同时还应该考虑传感器的激光能量、发射频率等因素。

在采集激光数据时，应该选择适当的时间段和速度，保证数据的质量和稳定性。

获取完数据后，一些预处理工作还是必要的，例如去除树木、建筑物等遮挡物，去除噪点等。

2. 地面点云数据的分割地面点云是由于普通车载激光扫描系统所采集到的地物点中有比较稳定的地面点，因此将其与所有点进行分离可以大大提高后续的道路提取精度。

地面点云的分割可以采用RANSAC算法来实现，也可以使用一些更先进的方法，例如基于点云密度的Hough变换等。

分割完成后，我们就得到了分离出来地面点云以及其他非地面点云的两部分。

3. 地面法向量估计以及道路中心线提取接下来，在地面点云上进行法向量估计和曲率计算，以得到地面数据的曲线方向信息，然后根据曲率大小过滤掉不符合条件的点云，最后使用曲率不变形（Curvature Invariant Form，CIF）算法提取出道路中心线。

对于CIF算法，可以将其概括为以下三步：（1）选取曲率变化大的点作为道路中心线起点；（2）沿着具有最大曲率的方向找到下一个点，继续延伸直到结束点；（3）将延伸出来的道路中心线转化为直线段，消除其中一些噪点。

4. 车道线提取在道路中心线提取出来以后，需要在其周围进一步提取出车道线的信息。

由于车道线通常是以一定的距离并行于道路中心线的，因此，可以通过在道路中心线两侧横向搜索的方法来提取出车道线位置。

浅析激光路面平整度检测系统激光路面平整度检测系统是一种利用激光技术实时检测道路平整度的设备。

该系统采用激光器发射激光束，经过光学系统聚焦成一条精细的线，照射在道路表面上，然后通过光电探测器接收回反射回来的光线，经过信号处理和数据分析，得到路面的平整度数据。

本文将从激光路面平整度检测系统的原理、优势和应用等方面进行浅析。

激光路面平整度检测系统的工作原理是基于光电量测量的原理。

当激光束照射在道路表面时，由于路面高低不平，激光束在路面上会产生反射和散射。

系统接收到的反射光信号会随着路面高低变化而发生变化。

通过接收到的光信号强度，可以判断该点的高低差异，从而得到整个路面的平整度数据。

激光路面平整度检测系统相比传统的测量方法有很多优势。

激光测量具有高精度和高速度的特点，能够快速准确地获取路面的平整度数据。

激光系统可以实现全自动化的测量，不需要人工干预，大大提高了测量的效率和准确性。

激光系统还可以进行实时监测，及时发现路面的变化情况，提前采取维护措施，减少因路面不平引起的事故和损坏。

激光路面平整度检测系统在工程领域有着广泛的应用。

在道路建设中，激光系统可以用于道路施工前的路面平整度检测，及时发现和修复路面的不平整问题，确保道路质量。

激光系统可以用于道路维护中的巡检和评估，及时发现和修复路面的损坏和变形问题，延长道路使用寿命。

激光系统还可以应用于高速公路、桥梁和隧道等重要交通设施的平整度检测，确保交通设施的安全和稳定。

激光路面平整度检测系统也存在一些挑战和限制。

激光系统对于路面材质和颜色的适应性较差，对于非均匀反射和散射的道路材质可能会产生误差。

激光系统对于大范围的路面平整度检测有所限制，无法覆盖整个道路。

激光系统的设备价格较高，对于一些中小规模的道路施工单位来说可能承担不起。

激光路面平整度检测系统是一种高精度、高效率的道路测量设备，具有广泛的应用前景。

随着激光技术的不断发展和成熟，相信激光路面平整度检测系统将会在道路建设和维护领域发挥重要的作用。

激光扫描技术在桥梁监测与评估中的应用引言：桥梁是现代交通运输系统中不可或缺的重要组成部分，为保障交通安全和延长桥梁使用寿命，桥梁的监测与评估显得尤为重要。

激光扫描技术作为一种非接触式、高精度的测量方法，被广泛应用于桥梁监测与评估领域。

本文将探讨激光扫描技术在桥梁监测与评估中的应用。

一、激光扫描技术概述激光扫描技术是一种通过激光测量目标表面的三维坐标的方法。

它利用激光器发射出的激光束照射到目标表面上，并通过相机记录激光束的反射信息，从而获取目标表面的几何形状和纹理信息。

激光扫描技术具有非接触、高精度、高效率等优点，被广泛应用于建筑、工程和文物保护等领域。

二、激光扫描技术在桥梁监测中的应用1. 结构形变监测桥梁在使用过程中会受到各种荷载的作用，从而导致结构的形变。

利用激光扫描技术，可以实时监测桥梁的形变情况，包括位移、倾斜等参数，为工程师提供及时的结构健康状态信息，以便进行维修与加固。

2. 表面裂缝检测桥梁表面的裂缝是结构病害的常见表现。

传统的裂缝检测方法需要接触被测物体，且检测速度慢、精度低。

而激光扫描技术可以通过高精度的三维点云数据，快速、准确地检测桥梁表面的裂缝情况，提供给工程师参考。

3. 桥梁变形监测桥梁在使用过程中，由于气候变化、地震等因素的影响，会发生一定程度的变形。

激光扫描技术可以通过多次扫描测量，获得桥梁在不同时刻的形状，进而计算得到变形量。

这对于评估桥梁的结构安全性和使用寿命至关重要。

三、激光扫描技术在桥梁评估中的应用1. 桥梁结构参数提取利用激光扫描技术，可以获取桥梁的三维点云数据，通过对点云数据进行处理和分析，可以提取出桥梁的结构参数，如宽度、高度、跨度等。

这些参数对于桥梁的评估和设计具有重要意义。

2. 桥梁病害检测桥梁病害是桥梁评估中的重要指标之一。

传统的病害检测方法通常需要人工巡查，费时费力且不准确。

而激光扫描技术可以通过快速、全面地获取桥梁表面的信息，帮助工程师检测和识别桥梁上的各种病害，比如腐蚀、裂缝、锈蚀等，为评估提供准确的数据支持。

道路检测中三维激光扫描技术的应用摘要：三维激光扫描技术是上世纪九十年代中期开始出现的一项高新技术，是继GPS空间定位系统之后又一项测绘技术新突破。

它通过高速激光扫描测量的方法，大面积、高分辨率地快速获取物体表面各个点的三维坐标、反射率、颜色等信息，利用这些大量、密集的点信息可快速复建出1∶1的真彩色三维点云模型，为后续的内业处理、数据分析等工作提供准确依据。

其具有快速性，效益高、不接触性、穿透性、动态、主动性，高密度、高精度，数字化、自动化、实时性强等特点，很好地解决了目前空间信息技术发展实时性与准确性的颈瓶。

关键词：三维激光扫描；平整度检测；扫描和采样密度引言近年来，实景三维中国建设是我国发展战略之一。

实景三维模型是构建数字孪生城市最直观的重要基础数据，可为城市和工程项目建设提供全流程的可视化支撑，已成为我国新型基础测绘的标准化成果之一。

实景三维模型可为工程全周期提供设计蓝图与现实环境相结合的视觉体验，可将设计、生产、管理等信息整合到统一数字底座上进行展示，目前主要应用于工程区域环境展示、工程进度汇报、设计方案展示等方面。

1三维激光扫描基本原理与方法三维激光扫描系统主要由扫描系统、控制系统和计算机系统三部分组成，三维激光扫描仪通过高速转动的马达来使扫描头部转动，与此同时激光发射器发出激光，激光经过待测物体表面反射回到扫描系统，被扫描系统中的激光接收器接收，激光接收器根据激光反射回来的水平向扫描角度α和竖向扫描角度β、激光束从发射到被接收的往返传播时间t、信号强度等信息，由往返时间t求出扫描仪到目标物体之演得到目标物体表面的三维坐标信息及反射强度信息等。

在测量过程中每一台三维激光扫描仪都有自身的坐标系统，仪器的中心就是自身坐标系的原点，X轴与Y轴相互垂直位于水平扫描视场，Z轴垂直于X、Y轴构成的平面位于竖向视场。

2在道路测绘中利用地面三维激光扫描技术存在的问题（1）由于该技术的测量精度较高且不需要特殊的设备材料，所以在进行地面三维激光扫描工作时会受到一定限制；因此就需要在测区内布设监测点，但测区内会存在很多干扰因素，从而对测量精度产生影响。

使用激光雷达进行公路路面质量检测公路是现代社会交通运输的重要组成部分，质量的好坏直接影响着行车安全和车辆的使用寿命。

为了保证公路的质量，需要定期进行路面质量检测，以及及时修复和维护。

而激光雷达技术作为一种先进的无损检测手段，已经被广泛应用于公路路面质量检测中。

首先，让我们了解一下激光雷达技术的原理和工作方式。

激光雷达通过发射激光束，利用其在空间中的传播速度和反射特性，来测量目标的距离和形状。

在公路路面质量检测中，激光雷达主要用于测量路面的平整度和高低起伏。

在进行路面平整度检测时，激光雷达通过扫描车辆行驶过程中的路面，测量路面相对于车辆的高度差。

这种测量方式能够快速准确地获取路面的平整度数据，可以有效地评估公路路面是否符合规范要求。

同时，激光雷达还可以在实时监测过程中输出高精度的路面高程图，为后续的维修和施工提供参考。

而在进行路面高低起伏检测时，激光雷达则利用其测量的反射信号强度，来分析路面的不平整程度。

对于路面的凹凸不平，激光雷达可以通过检测到的信号强度的变化来识别和记录，从而帮助施工人员准确定位并修复问题区域。

以往的传统方法往往需要人工参与，效率低下且精度不高，而激光雷达的应用则提高了工作效率和检测的准确性。

除了以上两个主要应用方面，激光雷达在公路路面质量检测中还有其他的一些应用。

比如通过分析激光雷达测量的路面纹理信息，可以进一步评估路面的耐久性和抗滑性能。

此外，激光雷达还可以用于检测路面上的裂缝和坑洼，以及确定某一区域是否需要重新修复。

激光雷达技术在公路路面质量检测中的应用不仅提高了工作效率和准确性，还降低了对人力资源的依赖。

传统的路面质量检测往往需要大量的人工参与，并且容易受限于人为因素。

而激光雷达则可以实现自动化检测，无需人工干预，减少了人力资源的浪费，并且提高了检测的可靠性。

然而，激光雷达技术在公路路面质量检测中仍然存在一些挑战和限制。

首先是设备的高昂价格，这使得激光雷达技术的应用受到一定的限制。

使用激光扫描仪进行道路平整度测量的方法与实例激光扫描仪是一种高精度的测量设备，在道路工程中广泛应用于道路平整度测量。

它通过使用激光束扫描道路表面，并以电磁波传感器的形式返回数据，从而测量道路表面的高度差异。

本文将介绍使用激光扫描仪进行道路平整度测量的方法，并通过实例来说明其应用。

一、激光扫描仪的工作原理激光扫描仪工作原理主要分为两个步骤：激光束发射和数据获取。

在激光束发射过程中，激光器会发射一束激光束，通过旋转镜片将激光束扫描在道路表面上。

当激光束照射到道路表面上时，会因为道路表面的高低差异而发生反射。

这时，探测器接收到反射激光束，并将数据传输给计算机进行处理。

计算机根据接收到的数据，结合测量仪器的参数，计算得出道路表面的高度差异，从而得到道路的平整度。

二、使用激光扫描仪进行道路平整度测量的方法1. 仪器准备：在进行道路平整度测量之前，需要准备好激光扫描仪和计算机，并确保其正常工作。

此外，还需要校准仪器，以保证测量结果的准确性。

2. 测量线路：需要在道路上选取一条代表性的线路进行测量。

根据道路的特点和测量的目的，可以选择不同的测量线路，如直线段、弯道等。

3. 测量数据采集：将激光扫描仪放置在测量车辆上，并通过计算机控制激光扫描仪进行数据采集。

在采集数据时，需要控制车辆的速度，保持稳定的行驶状态，以获得准确的数据。

4. 数据处理与分析：采集到的数据会保存在计算机中，可以使用专业的软件进行数据处理与分析。

通过对数据的处理，可以得到道路的高度差异图和平整度指标，进一步分析道路的平整度情况。

三、实例分析以某高速公路为例，使用激光扫描仪进行道路平整度测量。

在测量过程中，选取了高速公路的一段直线路段，并按照上述方法进行测量。

通过数据处理与分析，得到了道路的高度差异图和平整度指标。

根据测得的高度差异图可以清晰地看到道路表面存在高低起伏的情况，一些凹陷或凸起的区域得到了清晰的标识。

而平整度指标则从数值上反映了道路的平整程度，以指标值越小表示道路越平整。

高速公路建设中测绘技术的作用与应用一、引言高速公路是现代交通发展的重要组成部分，对于推动经济发展、促进地区交通连接具有重要意义。

而高速公路建设的首要工作就是进行准确测绘，确定道路的位置和形状。

测绘技术在高速公路建设中起着至关重要的作用，有效地保证了公路建设的质量和安全。

二、测绘技术的发展与应用1. 传统测绘技术的局限性在传统测绘技术的阶段，主要采用手工测量、粗略估算等方法进行测绘。

这种方法存在着测量误差大、工作效率低等问题，无法满足高速公路建设的要求。

2. 现代测绘技术的应用随着科技的进步，现代测绘技术的应用为高速公路建设带来了革命性的变化。

其中，卫星定位技术、遥感技术、激光扫描技术等成为关键技术，有效地提高了测绘的准确性和工作效率。

三、测绘技术在高速公路建设中的作用1. 基础工作测绘技术为高速公路建设提供了基础工作，包括地理信息采集、地形勘测、路线规划等。

通过精确的测量和数据采集，能够确立最佳线路，避免地理障碍，并确定合适的坡度和曲线半径。

2. 施工过程中的引导高速公路的施工过程中，测绘技术可以提供准确的引导，确保道路的水平度、曲线半径和设计要求的符合。

测绘技术还可以控制挖方、填方工程，保证道路的平顺度和坡度的控制。

3. 质量检查与保障测绘技术可以对建设过程中的质量进行检查与保障。

通过精确的测量，可以对道路的弯曲度、坡度等进行检测，以确保道路的合理性和安全性。

四、测绘技术的应用案例1. 卫星定位技术在高速公路建设中的应用卫星定位技术通过全球定位系统和地理信息系统的结合，为高速公路的建设提供了精确的数据支持。

通过卫星定位，可以实时监测道路的变化，为施工提供可靠的数据。

2. 遥感技术在高速公路建设中的应用遥感技术可以通过航空、卫星等手段获取地表信息，为高速公路的规划和设计提供基础数据。

利用遥感技术，可以对土地利用情况、地形地貌等进行准确的获取和分析。

3. 激光扫描技术在高速公路建设中的应用激光扫描技术是一种高精度的测量技术，可以准确测量高速公路的形状和地形。