车载移动测量系统的构成与应用.doc

2012-07-13#车#载#移#动#测#2量01系2-0统7-的13构#成#与#应#2用012-07-13#易延光，黄洪彬( 黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)摘 要:介绍了车载测量系统的软硬件构成，以及其在道路交通、地图修测、城市规划、监控管理等方面的应用，最后阐述了其广阔的发展前景和巨大的挖掘潜力。关键词:车载; 移动; 测量系统; 构成; 应用前景中图分类号:p228. 4文献标识码:b车载移动测量系统是在 gps、gis、航测遥感、光学、机械、电子、计算机等技术的基础上发展起来的，是当今测绘界最 前沿的科技之一，代表着未来道路测量的发展主流。它是在机动车上安装 gps( 全球定位系统) 、ccd( 立体摄 影测量系统) 、ins( 惯性导航系统) 或航位推算系统、激光扫 描系统、数字视频系统、属性采集和语音输入等先进的传感 器和设备，可在车辆的高速行进之中，快速采集道路及道路 两旁地物的地理空间位置等几何数据、属性数据，如道路中 心线或边线位置坐标、目标地物的位置坐标、路( 车道) 宽、桥( 隧道) 高、交通标志、道路设施等。数据同步存储在车载计 算机系统中，经事后集成、融合及编辑处理，形成各种有用的 专题数据成果。传统的数据采集是一个非常艰苦的工作，需要大量人工 现场数据采集和后续的数据整理。而该系统由于集成了 gps、gis 及 rs 基本技术，在它的基础上结合不同领域的需 要，多种传感器可以在这个技术平台上进一步加载和集成， 就可以形成适用于测绘成图、交通安全、事故处理、国防军事侦察、公安现场勘测、城市规划等领域的系统和产品。架、gps 同步控制单元、电源和温控单元及计算机等。主要设备及其功能描述如下。1. 1 定位及定姿传感器 dgps / ins定位及定姿子系统由双频 gps 天线、双频 gps 接收机、 惯性测量单元( imu) 及里程编码器( odometer) 构成。定位及 定姿子系统采集到基站双频 gps 数据、流动站双频 gps 数 据、高频率的惯性测量单元数据及里程编码器数据经差分处 理、惯性数据集成处理后，得到车辆高动态的位置和姿态数 据。1. 2 立体图像测量传感器立体摄影测量子系统包括 4 个百万像素以上的工业彩色 数字 ccd 相机和 1 台 3ccd 彩色景观相机。4 个工业彩色数 字 ccd 相机分别组成两组立体摄影测量单元，对道路及道路 两旁地物进行 拍 照。作为车载移动平台中的一类的传感 器工业彩色数字 ccd 相机是进行地面移动平台的近景摄 影测量的重要传感器，摄影测量的基础理论和方法都在近景 摄影测量中得到深入的应用。1. 3 激光扫描雷达激光扫描雷达测量子系统由 3 台高速激光扫描仪构成。 作为车载移动平台中的一类的传感器激光雷达扫描仪正 快速成为一种三维空间信息的实时获取手段。激光扫描系 统能够快速获取精确的高分辨率目标的三维空间点云数据， 有效地拓宽数据来源。激光扫描传感器提供以车辆移动中心为原点的相对测量点云数据，这个测量是自动化的，使用车载移动测量系统的构成1车载移动测量系统主要由运载车辆、定位及定姿传感器、测量型传感器、机械支承结构、电源、集成控制电路、计算机 及相应软件构成。系统硬件主要包括定位及定姿传感器 dgps / ins、立体图像测量传感器、激光扫描雷达、彩色摄影相机、测量设备安装gps / ins 提供的位置和姿态信息后，这些点云数据就可以根2012-07-13#2012-07-13#2012-07-13#据标定的参数，转换成具有全球描述能力的绝对坐标。1. 4 车顶设备安装架车顶设备安装架是指安装各测量硬件设备的机械平台。 在车顶平台及支架上安装了 gps 天线、4 台彩色工业 ccd 相 机、1 台 3ccd 彩色景观相机及 3 台高速激光扫描仪。安装 这些设备要求牢固、可靠，适应车辆运行于不同路况，同时不 能影响安全行车。精度达50 mm。2. 2 车载城市空间信息采集系统 车载城市空间信息采集系统是一种自动的城市信息采集与 3d 图像测量系统，是基于立体机器视觉和照相测量法的原理，根据车辆运行的轨迹通过多图像传感器采集彩色图 像，并通 过 照 相 机记录道路中和道路两侧的物 体，利 用 gps / dr的集成数据，能够提供物体的绝对坐标和物体的尺 寸，通过运用 3d 图像测量软件，可以把所需要的信息从保存 的图像中提取出来。gps 同步控制单元同步控制单元是车载移动测量系统中非常重要的硬件设 备。车载移动测量系统包含有多种类型数据源，这些数据来 自不同类型的传感器件和子系统。在测量车辆运行过程中， 数据采集的同步控制非常重要，否则不同的数据将失去相互 联系的桥梁，不能进行有效的操作和管理。同步控制单元用 于从 gps 中获取时间基准，从而控制立体测量图像采集、激 光测量系统数据采集等，使采集到的数据具有统一的时间基 准，从而能够使激光扫描雷达测量子系统和立体摄影测量子 系统相对测量结果转换到绝对测量结果中。系统软件主要包括系统控制软件、gps / ins 数据采集软 件、立体图像采集软件、激光扫描数据采集软件、彩色 3ccd 数字摄影相机采集软件、gps / ins 数据集成处理软件、数据 整理转换软件、车载集成数据处理软件，等等。gps / ins 数据采集软件、立体图像采集软件、激光扫描数 据采集软件、彩色 3ccd 数字摄影相机采集软件等软件运行 于车辆内的计算机上，分别对应采集各硬件设备数据。系统控制软件用于管理各硬件，控制软件及硬件协调工作。1. 5导航数据采集导航数据采集系统信息显示模块可以将导航数据信息进 行图形化表示，与实际路牌对比将变得很容易，提高工作效 率; 信息变化的地方除了人工标注电子记号以外，还有实时 拍摄的数码照片，该系统支持地图、电子记号、数码照片 3 个 方面自动匹配，提高数据品质; 应用外业采集系统以后，一部 分验证和更新工作可以在内业利用外业作业时录制的照片 完成，不一定必须到外业进行。2. 4 dlg 快速更新 车载移动测量系统大多用于电子地图的制作、道路状况、道路设施、电力设施的实时监控等方面。其特点是能够迅速的发现变化，实现对原图的及时修测。2. 33结 语利用移动道路测量系统进行道路及其附属设施的更新，在外业工作效率方面拥有很大的优势，无需像控，甚至无需航空摄影; 内业数据的处理也将随着处理软件的完善，效率2车载移动测量系统的应用得到一定的提高。当在无法获取最新的航片数据，又急需更新道路状况的城区，以及在需要大量采集道路及道路两旁地车载移动测量系统的应用范围主要有: 测绘、勘测部门的道路测量、地图修测; 智能交通领域( its) 的导航电子地图的 数据采集和生成; 公安部门的交通事故勘测、流动违章处理; 交通部门的高速公路的修测、监控及管理; 城市规划中城市 地图、规划图等的更新，等等。车载测量系统典型的应用如 下。2. 1 道路综合检测道路检测车的主要功能包括: 路面病害图像采集、路面形 状测量、路面平整度检测、道路数据采集。由于采用了高精 度 dgps / ins 系统，系统绝对测量精度达100 mm，相对测量物信息的应用需求下，移动道路测量系统将发挥出其巨大的优势。车载移动测量系统开发成功以后，已经在测绘、勘测部 门、智能交通领域、以及城市规划中城市地图、规划图等的更 新中得到广泛应用，并取得良好效益。参考文献:1周忠谟，易杰军，周琪 . gps 卫星测量原理与应用m. 北京:测绘出版社，2002.汤国安，赵牡丹 . 地理信息系统m. 北京: