三维移动测量系统应用案例1

1、三维移动测量系统应用案例 1：IP-S2 移动测量系统在高速公路测量中的应用、应用背景随着我国公路建设事业的迅猛发展 , 高等级公路逐步实现了 GIS 数据库管 理 , 这种管理技术在对路面板块现状、 道路附属物以及道路财产等的管理工作中 显得尤为重要。为了能够获得道路板块现状 , 以确保道路通行通畅 , 管理部门 希望能够获得现状地形图的同时 , 也能够获得现势性强的三维全景影像资料 做到及时 、准确地掌握道路目前状况 , 快速查询道路且制定维护养护计划。目前高速公路数据的采集,仍在使用传统的GP駅TK和全站仪等传统作业方 式 , 作业效率低且作业安全隐患多 , 并且成果单一 ( 二维地形图

2、 ) 。本文通过提 出基于 IP-S2 移动测量系统的一整套数字地形图测绘和全景影像获取的实施方 案,既能达到提供常规数字地形图的要求 ,同时又能为道路管理部门提供三维全景影像 , 给道路管理部门对道路板块、 道路附属设施和道路财产的管理提供了更 多的便利。、 IP-S2 移动测量系统简介IP-S2 移动测量系统是目前世界上最为先进的一种测绘手段。 它是在机动车 上装配GNSS全球定位系统、IMU惯性测量单元、车辆控制编码系统以及激光 扫描仪、数码相机等先进的传感器和设备来实现测量任务的。运用 IP-S2 ( 如图1 所示 ), 可以在车辆的正常行进之中 , 通过激光扫描和数码照相的方式快速

3、采集城市、道路等目标区域或线路的整体空间位置数据 、属性数据和影像数据 ,并同步存储在系统计算机中 , 经专门软件编辑处理 , 形成所需的专题图数据、 属 性数据和影像数据 。IMUrw W W暫 I礼rWOT 卜 W电皿用于蠶据光集和鶯札可整瞪般U里昼愛覺应翩件网络M接口图1IP-S2移动测量系统三、作业方案公路管理部门为了实现建库管理 ，要求测绘公路两侧各约100m宽的1 :2000带状地形图,同时要以更高精度采集路面（桥面）、收费广场等板块的三维坐标,以及全部道路附属物如电话亭、车辆监测器、里程碑等三维坐标。因此本文提到的高速公路测量，包含常规的数字地形图测绘与满足GIS建库所需的数据米

4、集。经过140km的试验性生产,并在已用常规GPS RTK和全站仪完成测绘的路段，用IP-S2系统重新施测，对两套成果的平面和高程精度进行了大量的数据 统计，选用多种作业方案比对，力求在满足精度要求的同时减少工作量，提高 工效。结合IP-S2系统技术特点，最后提出比较成熟的作业方案。1. 基站距离的设计为保证1 : 2 000地形图测量及数据采集的精度,GNSS基站覆盖半径距离控制在10km以内为宜,一方面可以满足GNSS/IMU数据融合解算结果的精度,另 一方面可以增加动态后处理的可靠性，减少设站数量。图2为作业基站布设示 意图。2. 车辆行驶速度车辆行进速度应适中，将时速保持在3540 k

5、m / h左右为宜。这样激光扫描所得的点云阵列的线间距在10 cm以内，以便线状及点状地物信息的采3. 影像数据的处理和整合将经过数据处理后的三维激光点云和全景影像数据在专门开发的制图系统 中进行数据整合，并完成内业成图。成图过程利用的是高精度的点云数据和清晰 的影像资源，使作业从室外搬入室内。4. 平面坐标转换输出成果坐标系统为 WGS -84系统,而实际应用必须是1954北京坐标系、1980西安坐标系或2000国家大地坐标系，因此要进行平面坐标系的转 换。该项工作采用分段坐标转换方法进行，并通过重合路段数据进行检核。5. 水准高程转换输出成果高程系统为 WGS-84大地高，而工程实际采用的

6、是1985国家高程基准，因此需要进行高程系统的转换。本方案采用线状拟合技术，该项工作采 用分段高程拟合方法进行，并通过重合路段数据和GPS水准点进行检核。四、结果和分析1.精度统计为了全面检验IP- S2测量系统实际的测量精度，确保新装备、新技术成功应用在道路测量、三维景观测量和常规工程测量等工程中，笔者进行了以下几项精度检验。(1)控制点平面及高程精度的检验与比较通过在点云图上识别控制点并采集坐标与已知值比较(如图4图5所示),并对差值进行比较，统计结果如表* jS -P mX - IH :-产_,一七：1所示 I irtJ 八=_Mi 4-h irwe hili-ri# M *- 十 f

7、-inri - -k* ! ri I iLk. jfr J “ I w 乂 4 _ky * i, L4Ji|i i r ;! I 二一 - r 匸-二士 Eu -Ll 金乂 Mb 生云e 上.,.1图6二维点云上摄像头采柬结果5 匕 开！斗： Ti B上*-* _L _1 -=八a ija；-配=|_皿丄h K t 己叮榨 R 1：J_i4井L 上亠 d 2巴L r -fli1 =i;1!t1j1E住i.r_1ti _图7二维点云上摄像头采果结果表2特征点箱度检核统计长度采集特征较差中数/m/ kii点数/个XYII14A 456-0 1240 187Q 0S9(3)平面及高程转换后精度的检验与比较采用分段坐标转换和线性高程拟合的方法对重合点进行比较，统计平面和高程差值，统计结果如表3所示。通过比较得出，用分段坐标转换和线性高程拟合的方法