高精地图采集及制作

高精度地图数据的采集与制作本项目需要采集示范区内高精度地图数据，为示范项目应用提供基础数据支撑。本项目的地图制作涉及到导航电子地图制作和交通行业工程测量，因此需要具备相关资质单位进行数据的制作、存储与处理，符合国家自然资源部相关规定要求。精度地图采集与生产主要分为四个大步骤，分别是：数据采集（测量）、数据预处理、数据制作、数据提交与编译。高精度地图数据采集图数据采集流程测量范围划分测量范围划分基站布设位选定设备检验车载数据现场采集采集数据输出数据预处理图车载数据采集流程图车载LiDAR数据采集时，要做到以下两点：①数据采集。保证车载LiDAR各传感器能正常获取数据，开启计算机控制系统，打开GPS与IMU进行初试对准（此时保证基站GPS已经开启，能够正常工作），当初试对准完成后，然后开启激光，准备数据采集；激光设备选择：激光扫描精度优于5mm，扫描频率优于10万HZ；点密度：优于2cm；激光车行驶速度：满足道路最低限速均匀行驶；扫描时间：为避免GPS累积误差，一次扫描时间不得超过40分钟。②数据记录。车辆保持一定的车速行驶，各个传感器开始工作，计算机系统开始记录原始激光数据，IMU数据及GPS数据等。数据预处理：外业采集数据后，形成了惯导数据、GNSS数据、DMI数据、激光点云数据、全景相机或双目相机数据、精密星历数据等大批量原始数据，经过自动化的GNSS组合导航解算，生成解算成果。解算成果还需要经过多次采集偏差校正、路面异常变形校正等软件自动化处理才真正完成原始数据的解算。每个流程结束前都会进行对应的QC质量检查。数据解算完成后利用人工智能技术对数据进行轨迹修正、点云配准纠偏、有效轨迹提取、矢量化。原始数据检查及整理车载移动测量系统野外数据主要包含定位定姿POS数据、影像数据、点云数据组成，为保证后续处理的顺利进行，对原始数据进行检查，剔除不满足要求的部分。（1）POS数据POS数据即定位定姿数据受外业测量环境影响较大，在树木茂密及隧道对GPS卫星信号影响较大的情况下，造成定位失败，路况对惯导和姿态的影响，以及长时间误差累计都造成车载轨迹和点云坐标出现严重偏差，因此在内业处理时，将POS数据导入POSPac软件中，POSPac软件将GPS数据、惯导数据、DMI数据分离，分别查看数据的质量与完整性，并设置阈值，剔除不符合条件的数据，并对剔除数据的部分进行重新拟合计算，将车载移动测绘系统采集到的POS数据、基站数据进行组合解算处理，从而提高系统采集过程中的动态GPS数据精度，并通过GPS数据与惯导（IMU）数据、DMI数据的相互解算，将定位和姿态精度控制在系统测量误差允许范围之内，最终获得最佳平滑行车轨迹。图POS数据（2）激光点云数据激光点云数据量庞大，其中包含大量无用数据，如路线两侧树木、植被以及护栏上的点云数据，通过软件自动处理和人机交互两种方式允以剔除，以便于后期数据处理。车载激光雷达数据预处理本项目外业测量按照即测即检查的原则，每施测完成后，经初步检查合格后才开始进入下一外业测量工作，数据预处理作业流程如下：整理外业测量日志，以电子形式存储；检查硬盘中记录的所有原始数据完整；在POSPacMMS软件中解算POS轨迹线，通过POSGNSS进行数据质量分析，初步确定点云精度和质量；解算点云。结合轨迹线检核路面点云平面精度小于5cm，高程精度小于2cm；将硬盘中所有原始数据拷贝存盘。车载激光雷达数据后处理结合自设基站数据解算车载GPSWGS84坐标；使用POSPacMMS软件解算最佳平滑行车轨迹文件（SBET文件），再用SBET文件在T3DGPS软件中校正相机与激光数据对应的GPS文件；建立ODBC数据库（连接数据中的数据库文件即可），用TridentAnalyst软件连接ODBC数据库，即将激光和相机文件导入。对所测路段进行外业测量，往返共测量两次；分析双激光扫描传感器所对应的点云匹配性，经检查其匹配性符合规范规定；导入所有点云平差控制点，计算B、L、H改正参数，提高点云精度，结合检核控制点对车载点云进行平面和高程精度整体评价，输出精度评价报告，结果表明精度满足设计要求；根据要求提取道路断面信息、上跨桥净空信息、沿线基础交通设施等，并按照规定格式生成数据文件。高精度地图数据生产数据生产过程包括自动化处理和人工数据录入、数据质检三大流程。自动化解算后的原始数据整理完成后，进入要素自动提取环节。要素自动提取包括自动分类、噪点滤除、点云强度值自动跟踪等技术，提取的矢量数据根据识别结果自动赋属性值，和相邻的其他要素组织逻辑关系，和道路关联后即成为高精度地图。经过自动化处理的数据，大部分己经完成绘制，少部分因为车辆遮挡、植被覆盖等多种现场原因无法实现自动化，需要通过人工通过软件补充编辑，实现对自动化异常部分进行检查和人工编辑修正。最后，由数据质检人员利用编辑平台对数据制作的地图数据进行质量验证、出品判定，通过质检的地图产品可以开始发布服务。(1)处理、制作高精度车道线的公路二维矢量地图，包括桥梁、出入口、交叉口二维矢量地图以及交通安全设施的二维矢量地图，包括拓扑属性信息。(2)处理、制作高精度三维地图，包括主路、桥梁、出入口、监控设备、标志标线及各类标牌、可变信息标志、照明设施、隔离带、反光设施、护栏等。(3)处理、提取设施基础属性，包括交通标志、广告牌、诱导设施、可变信息标志、视频监控摄像机、公里里程碑、百米标、照明设施、雷达、RSU路侧单元、设备机箱、立柱、交通信号灯、车道指示器、隧道射流风机、消火栓等。(4)采用CGCS2000坐标系统，建立统一的地图格式。道路周边附属设施建模道路附属设施主要指和道路相关的排水设施、安全设施、防护设施、监控设施、通讯设施、收费设施、绿化设施、服务设施、管理设施、照明设施、消防设施、通风设施、渡口码头、交叉道口、苗圃菜地、界桩、测桩、里程碑、界碑等。附属设施建模基础数据的获取主要有两种手段。这两种手段互相补充，才能保证道路上附属设施模型的完整和精度。通过搜集交安工程、机电工程以及附属设施等的设计图纸，获取公路所使用的道路附属设施种类、数量、位置、形状参数以及效果图等。利用3DMAX或其他建模工具，构建所需要的单个道路附属设施模型。三维模型制作过程中需要注意：对于模型的底部与地面接触的面，也就是坐落在地面上的建筑底面都应该删除。模型落搭时相对被包裹的小的面要删除。严格禁止模型出现两面重叠的情况，要删除模型中重合的面，不然会造成重叠面在场景中闪烁的情况。模型Z轴最低点坐标要在0点以上，地面同理。对模型结构与贴图坐标起不到作用的点和面要删除以节省数据量。创建模型时，利用捕捉使模型的点与点之间相互对齐，不要出现点之间有缝隙或错位导致面出现交叉的情况，避免场景漫游时发现闪面或破面的情况影响效果。在保证场景效果的前提下尽量减少场景的数据量。曲线挤压的时候要注意线的段数。必要时候可以使用折线形式来代替曲线。模型的网格分布要合理。模型中平直部分可以使用较少的分段数，曲线部分为了表现曲线的转折可以适当的多分配一些。模型平面边缘轮廓点分布尽量均匀，否则容易使模型破面或产生其他问题。保持所有的模型中物体的编辑使用EditMesh或EditPoly方式，为精简数据量，特殊情况可使用Surface建模，NURBS建模方式基本上不允许使用。如有平面物体表面有黑斑时，应取消这几个面的光滑组。对于曲面要统一曲面的光滑组，避免烘焙的时候贴图出现黑色接缝模型做好后，不应存在辅助的虚拟物体。如dummy。对于有重叠结构且边缘不用贴图细致表现的模型可以采取落搭的方式制作以节省数据量。对于需要做成片叠加在物体表面的模型（如大厦立面悬挂的广告牌），与物体的立面距离至少要达到0.03米，保证导出的osg重叠面不闪烁，同时在侧面不能看到特别明显的两个面间的距离。栏杆：用面片制作栏杆的模型，用通道贴图来表现栏杆的透明效果。模型烘焙时不支持双面，栏杆不可以给双面材质，所以需要在MAX中原地复制一个物体并反转法线作为栏杆的另一个面。圆柱边数一般要控制在10以内，柱体顶底2面要求删掉。具体情况根据建筑的级别以及柱子的位置直径决定。（具有独立支撑结构，位置显著、直径较大的柱体分配边数相对较多，一般柱体边数分配6个即可）材质及贴图要求如下：使用Standard标准材质,材质类型使用Blinn。除Diffuse通道后可加贴图外其他通道不能加贴图,其他参数也不能调节，用max默认设置。不能在max材质编辑器中对贴图进行裁切。不能在材质编辑器中对材质的透明度进行调节，材质的透明度靠贴图的通道来实现。贴图使用tif文件格式，工程中贴图文件命名不能含有空格。贴图长宽方向必须符合2的幂次方。如32x32、64x128等。贴图最大尺寸不要超过512x512，最小尺寸不要小于16。墙体为墙漆或纯色的贴图大小不得超过32*32。墙体有分隔线或墙砖纹理的，贴图内不能出现重复元素。应该一个重复元素为一张贴图，贴图大小不得超过64*64。商业底商在4米以内的，贴图纵向尺寸最大不得超过256，横向不得超过512。文字贴图在保证文字清晰可辨的情况下最大限度的缩小贴图。（参考：单排五字用256*128的贴图清晰可辨，用128*64的模糊可辨。）表现建筑栏杆等镂空效果时需要给贴图创建一个Alpha通道，全透明部分（栏杆中除杆外的透明部分）在通道中表示为黑色；不透明部分通道中表示为白色；灰色代表半透明，如玻璃。不同的灰度代表不同的透明度，通道中不可以有如下图的颜色渐变。模型贴图坐标不能出现拉伸现象,不能出现UVW坐标丢失的现象。烘焙时不支持双面贴图。模型完成后不能出现贴图丢失的情况,要对贴图重新指定。一个物体不可以对应多张烘焙贴图，只能对应一张烘焙贴图。保证贴图的透视关系矫正准确，所有贴图的门窗、层高线、字体、建筑立面等必须保持横平竖直，清晰可见。所有贴图必须保持清晰可见：贴图如有眩光的必须对眩光进行效果处理。所有的贴图尺寸最大不得超过512×512。文字贴图在保证文字清晰可辨的情况下最大限度的缩小贴图。贴图不清晰的情况下要手工勾画出门窗