三维激光扫描测量技术探究及应用

三维激光扫描测量技术探究及应用

如何快速、准确、有效地获取空间三维信息，是许多学者深入研究的课题。随着信

息技术研究的深入及数字地球、数字城市、虚拟现实等概念的出现，尤其在当今以计算

机技术为依托的信息时代，人们对空间三维信息的需求更加迫切。基于测距测角的传统

工程测量方法，在理论、设备和应用等诸多方面都已相当成熟，新型的全站仪可以完成

工业目标的高精度测量，GPS可以全天候、一天24小时精确定位全球任何位置的三维坐

标，但它们多用于稀疏目标点的高精度测量。随着传感器、电子、光学、计算机等技术

的发展，基于计算机视觉理论获取物体表面三维信息的摄影测量与遥感技术成为主流，

但它在由三维世界转换为二维影像的过程中，不可避免地会丧失部分几何信息，所以从

二维影像出发理解三维客观世界，存在自身的局限性。因此，上述获取空间三维信息的

手段难以满足应用的需求，如何快速、有效地将现实ti界的三维信息数字化并输入计算

机成为解决这一问题的瓶颈。

三维激光测量技术的出现和发展为空间三维信息的获取提供J'全新的技术手段，为

信息数字化发展提供了必要的生存条件。激光测量技术出现于上世纪80年代，由于激

光具有单色性、方向性、相干性和高亮度等特性，将其引入测量装置中，在精度、速度、

易操作性等方面均表现出巨大的优势，它的出现引发了现代测量技术的一场革命，引起

相关行业学者的广泛关注，许多高技术公司、研究机构将研究方向和重点放在激光测量

装置的研究中。随着激光技术、半导体技术、微电子技术、计算机技术、传感器等技术

的发展和应用需求的推动，激光测量技术也逐步由点对点的激光测距装置发展到采用非

接触主动测量方式快速获取物体表面大量采样点三维空间坐标的三维激光扫描测量技

术。随着三维激光扫描测量装置在精度、速度、易操作性、轻便、抗干扰能力等性能方

面的提升及价格方面的逐步下降，20世纪90年代，其在测绘领域成为研究的热点，扫

描对象不断扩大，应用领域不断扩展，逐步成为快速获取空间实体三维模型的主要方式

之一，许多公司都推出了不同类型的三维激光扫描测量系统。上世纪90年代中后期，

三维激光扫描仪已形成了颇具规模的产业。

三维激光扫描测量技术克服了传统测量技术的局限性，采用非接触主动测量方式直

接获取高精度三维数据，能够对任意物体进行扫描，且没有白天和黑夜的限制，快速将

现实世界的信息转换成可以处理的数据。它具有扫描速度快、实时性强、精度高、主动

性强、全数字特征等特点，可以极大地降低成本，节约时间，而且使用方便，其输出格

式可直接与CAD、三维动画等工具软件接口。目前，生产三维激光扫描仪的公司有很多，

典型的有瑞士的Leica公司、美国的3DDIGITAL公司前Polhemus公司，奥地利的RIGEL

公司、加拿大的OpTech公司、瑞典的TopEye公司、法国的MENSI公司、日本的Minolta

公司、澳大利亚的I-SITE公司、中国的北京容创兴业科技发展公司等。它们各自的产

品在测距精度、测距范围、数据采样率、最小点间距、模型化点定位精度、激光点大小、

扫描视场、激光等级、激光波长等指标会有所不同，可根据不同的情况如成本、模型的

精度要求等因素进行综合考虑之后，选用不同的三维激光扫描仪产品。

利用三维激光扫描仪获取的点云数据构建实体三维几何模型时，不同的应用对象、

不同点云数据的特性，三维激光扫描数据处理的过程和方法也不尽相同。概括地讲，整

个数据处理过程包括数据采集、数据预处理、几何模型重建和模型可视化。数据采集是

模型重建的前提，数据预处理为模型重建提供可靠精选的点云数据，降低模型重建的复

杂度，提高模型重构的精确度和速度。数据预处理阶段涉及的内容有点云数据的滤波、

点云数据的平滑、点云数据的缩减、点云数据的分割、不同站点扫描数据的配准及融合

等；模型重建阶段涉及的内容有三维模型的重建、模型重建后的平滑、残缺数据的处理、

模型简化和纹理映射等。实际应用中，应根据三维激光扫描数据的特点及建模需求，选

用相应的数据处理策略和方法。现有各种类型的点石数据处理软件，如三维激光扫描仪

配带的相应点云数据处理软件或逆向工程领域比较著名的商业点云处理软件，一般都具

有点云数据编辑、拼接与合并、数据点三维空间量测、点云数据可视化、空间数据三维

建模、纹理分析处理和数据转换等功能，但它们往往具有通用的处理功能，对于特定的

数据处理效果有一定的不足之处，在功能和性能上也或多或少存在一定缺陷，且一般比

较昂贵。目前尽管三维激光扫描测量技术应用领域广泛，但相关的理论与方法研究仍有

待于完善。

三维激光扫描测量技术在测绘领域有广泛的应用.激光扫描技术与惯性导航系统

(INS)、全球定位系统(GPS)、电荷耦合(CCD)等技术相结合，在大范围数字高程模

型的高精度实时获取、城市三维模型重建、局部区域的地理信息获取等方面表现出强大

的优势，成为摄影测量与遥感技术的一个重要补充。现在在工程、环境检测和城市建设

方面等均有成功的应用实例，如断面三维测绘、绘制大比例尺地形图、灾害评估、建立

3D城市模型、复杂建筑物施工、大型建筑的变形监测等。随着三维激光扫描测量技术、

三维建模的研究以及计算机硬件环境的不断发展，其应用领域日益广泛，如制造业、文

物保护、逆向工程、电脑游戏业、电影特技等，逐步从科学研究发展到进入了人们日常

生活的领域。三维激光扫描技术的介入促进了应用领域的发展，同时应用领域的大量需

求成为研究的动力。

北京建筑工程学院测绘与城市空间信息学院充分利用学院相应的硬件条件，组建了

专门从事三维激光扫描测量技术的研究团队，在三维激光扫描数据后处理、三维重建等

算法研究、软件开发、基于三维激光扫描测量技术的应用研究等方面进行了研究，并取

得了一定的研究成果。测绘与城市空间信息学院基于承担的故宫古代建筑数字化保护项

目和国家体育场的钢结构的激光扫描变形监测和建模项目，积累了较丰富的理论知识和

实践经验，其研究成果具有重要的社会和现实意义。学院目前取得的研究成果，为三维

激光扫描测量技术在文物保护、工程建设、三维场景重建等领域的成功应用提供了重要

的技术支持。（朱光）

1TheProcess

Theorganismadeupof"pipeshades",ornatelycarvedbafflesthatgoatthetopandbottomofasetof

pipes,restrictingtheairflowandmodifyingthesoundoftheorgan.Belowisanexampleofthepipe

shadesJimwastaskedinreplicating.Thispipeshademeasures74"longand34"wide.

•Jimscannedthepipeshadeswhichcreateda3DmodelwithintheFastSCANsoftware

•exportedthefilefromFastSCANtohisCAD/CAMsoftwaretocreateatoolpath

•hethensentthetoolpathfiletohismillingmachineforcarving

Totalcarvingtimewasabout23hours:11.5hoursfortheroughingcut,1.5hoursforpreliminary

finishing,and10hoursforfinalcut.Boththefrontandbackofthesepartswerecarvedtomatchthe

originals.

FastSCAN?/SPAN>

>AsseenonTelevision>ADDlications>CaseStudies>Video>SampleScans>FastSCKN

Sofiware>Delta>Options>BrochurePDF>Leasin,Information

Sofastandeasythatitmaytrimdaysorweeksoffyourworkload,

FastSCANistheultimatelaserscanner.Withasimplesweepofthe

FastSCANwand,youcancreateinstantrealtime3Dimagesand

databases-anytime,anywhere.FastSCANistheindustry'smost

flexibleandmostaffordablescanner.

LightweightandUltra-Portable

FastSCANislightweightandultra-portable.Theentiresystemis

suppliedinabriefcase,andsetuponlytakesafewminutes.Asa

result,youcanreadilyscanobjectsonsite,intheirnatural

environments.Thefirstlaserscanneryoucaneasilytravelwith,

FastSCANsetsupalmostanywhere,indoororout.

RealResultsinRealTime

FastSCANinstantlyacquiresthreedimensionalsurfaceimageswhen

yousweepthehandheldlaserscanningwandoveranobject,ina

mannersimilartospraypainting.FastSCANworksbyprojectinga

fanoflaserlightontheobjectwhilethecameraviewsthelaserto

recordcross-sectionaldepthprofiles.Theobjecfsimageimmediately

appearsonyourcomputerscreen.BecauseFastSCANprovides

real-timevisualfeedback,monitoringandcontrollingthescan

processisstraightforward.Unlikeotherscanners,FastSCAN

automaticallystitchesyourscanstogether,savingagreatdealoftime.

Thesweepslistenablesturningindividualsweepsonandoffto

facilitateoptimizingtheamountofdatainyourfinaloutput.

VersatileScanningCapabilities

TwodifferentFastSCANsystemsareavailabletoaccominodate

variedscanningrequirementsandbudgets.TheScorpionhastwo

cameras,allowingformoredetailedscansinfewersweepsthanthe

single-cameraCobra.Whilescanninganobject,thedualcamerason

theScorpionwandviewthelaserfromeithersidetorecordsurface

profilesoftheobject.

FastSCANCobraFasiSCANScorpion

TheFastSCANhasanembeddedFASTRAKunit,whichisusedto

determinepositionandorientation,enablingthecomputerto

reconstructthefullthree-dimensionalsurfaceoftheobject.The

systemaccuratelyscansawiderangeofnon-metallic,opaqueobjects

fromsmallitemssuchasahandorfigurine,tolargeitemssuchasa

doororsofa.

Areferencereceiverisprovidedtoenablescanningmovingobjects.

Thereferencereceivercanbeattachedtoaheadbandtoenable

scanningaperson,orcanbeadheredtoaninanimateobjectusing

putty,tapeorothersimilarmethod.Thereceiverallowsyouto

convenientlyrepositioninanimateobjectstoscanhardtoreachareas.

Nootherscanneroffersthisfeature.

ScanningPeople

Thehandheldlaserscannercanbeusedtodigitizeahumanshape

foranimation,multimedia,customappareldesign,biomedical

research,forensics,etc.Thefollowingexampledemonstratesthe

scanner'sabilityto:

•Scanahumansubjectrapidlywhilethesubjectremainsstill

•Usethesecondreceiveronaheadbandtotrackinvoluntary

movementofthesubject

•Scanacomplicatedsurfacewithconvolutionsthatwould

normallybeobscuredfromaconventionalturntable-basedlaser

scanner

ScanningObjects

Thehandheldlaserscannercanbeusedtodigitizethesurfaceof

objectsforanimation,rapidprototyping,3Dmeasurement,archiving,

etc.Thefollowingexampledemonstratesthescanner'sabilityto:

•Rapidlydigitizethecomplete3Dsurfaceofanobject

•Savethedatainindustrystandardformatstobeusedbyother

programs

AdvancedFeatures

FastSCANisloadedwithadvancedfeaturestohelprealizeabsolute

precisionforeveryscan.ThesystemworkswithvirtuallyanyPC,

andtheincludedsoftwareoffersafullarrayoffunctionsincluding

imageresizing,pointofviewshiftingandmore.Toenable

ascertaininghowmuchdatahasbeencollected,thesoftware

incorporatesapointcloudview.Moreover,youcanselectanddelete

rawdatapointsfromsweeps.Thesoftwarealsooffersnumerousscan

processingfeaturessuchasfinesmoothing,whichyoucanuseprior

toexportingthescan.3Ddatacanbeexportedtoahostofpopular

3Dmodeling,graphicsandCADprograms.

ThemechanicalandopticalstylusoptionsmakeFastSCANeven

moreversatile.Themechanicalstylusgeneratespositionand

orientationmarkerswithinthetracker'sspatialsystem.Becauseyou

canpressinwiththemechanicalstylus,youcanuseittomarkpoints

beneaththesurfaceofaperson'sskin,forexample.Captureddatais

clearlydisplayedon-screen.Theopticalstylusisbuiltintothewand

andturnstheFastSCANintoapointdigitizer.Thelocationofthe

pointontheobject'ssurface,andtheorientationofthewandare

recordedwheneverthewandtriggerisdepressedinlaserpointmode.

PolhemusoffersoptionalsoftwarepackagestomaximizeFastSCAN*s

capabilities.TheRadialBasisFunction(RBF)application

automaticallyfillsinholesinscans,producingwatertightfiles,and

greatlyenhancingthesystem'sfunctionality.Anadd-onforRBF,

AAOPenablesoutputtingtheO&Pmedicalfileformat.Polhemus

alsooffersSweepRegistrationsoftware,whichtightensupthe

stitchingbetweenindividualsweepsforsmootherscans.Scan

ThroughGlass(RefractionCorrection)facilitatesscanningobjects

throughglass.Deltamakessurfaceandvolumemeasurementson

complex3Dshapes.

三维激光扫描技术及其在地质中的应用展望.pdf

2.2应用实例

本划究中笔涓选取的物究对象是一块天然采出的观赏

石由于它还保留有比较好的断面，而且表面凹凸不平，所以对

于我们建模测试效果相较显著的《用首先，设置4个—点在不

同的角度进行数据的采集然后，对采集的喉据做室内处理经

过去噪、平滑、拼接、网格化之后:得到最终模型具体操作日程

参见如由2的次程由，可见，效果‘比较理想出凹凸不平的外貌

特征得到了很好的反‘映真'实地至现了实质

图2流程

3三维激光扫描技术在地质中的应用展望

目前，三维激光扫描技术得到了广泛的应用包括测

域如地面工观复杂工业没备的测早与建模,在1筑和文物保

护方面的应用:森林和农业资源调查以及曷医学方面的应用

等。众所周知.血质是一门实践性很强的学科，传统的一些地质

手最对人力■力的消耗是很大的，而且效率’还不是很高于

是，地质方面的专业人士就开始探第三维激光扫描技术在地质

中就应用主要在以下几个方面:①利用点的三维坐标查询功

能，获取危险或人工难以企及的岩体或构造等的空间信息；②

利向吊测工具，进行几何尺寸或角度早测丁③自动生成并党出

等高线;④计算‘土石方早、开挖体积变化等；⑤识别结构面及获

取其产标；⑥调查节理裂、隙及辅助地质编耳⑦利用彩色点云

可以帮助而别断层、分化带等地质信息；与变.佥测等，由此可

以右到三维激光心播仪在地质领域中’的应用相对忘是比较

，，

2.1ILRIS三维激光扫描系统简介

本册究采用的是加拿大Opg.h公司生产的ILRIS三维激光

扫描系统，包括三维激光扫描仪及其配件（见图］）掌上电脑

（PDA）^PolyWorks处理软件。其中，扫描仪是由激工仪、数码

相机和一台,微型处理器组成的，常用'的配件有电源线3池充

电器、电池、电池座、适配器（交盍变压器）U盘、三脚城等'掌

上电荒装若控制软制有无线连接方式和着线浮接方式，卷以

多选择控制扫描仪

力口拿大optech

ILRIS-3DIntelligentLaserRangingandImagingSystem

Optech'sILRIS-3DIntelligentLaserRangingandImagingSystemisacomplete,fullyportable,

laser-basedimaginganddigitizingsystemforthecommercialsurvey,engineering,miningandindustrial

markets.

Acompactandhighlyintegratedpackagewithdigitalimagecaptureandsophisticatedsoftwaretools,

ILRIS-3Disa21st-centurysolutionthataddressestheneedsofcommercialusers.ILRIS-3Disfield-ready

andrequiresnospecializedtrainingfordeployment.Aboutthesizeofamotorizedtotalstation,with

anon-boardhighresolutiondigitalcameraandlarge-formatLCDviewfinder,ILRIS-3Dhasavisual

interfacesimilartothatofadigitalcamera.FielddeploymentismadeextremelyefficientbyILRI$-3D's

highdatarateandlargedynamicrange-from3mto>1,500m.ILRIS-3Diseyesafeinallmodesof

operation.

ILRIS-3Disdeployedbyasingleoperator.Themodulardesignensuresthatallfunctionalityisavai.able,

makingoperationaseasyaspossible.Setupisrapidandsimple-nolevelingrequired-andthesystemis

controlledviaawirelesshandheldPDAorlaptop.Thetargetareaandscanstatusaredisplayedlocally

onscreen,anddataiswrittendirectlytoremovablemedia.Measurementareaandspotdensityare

userdefinable.

ILRIS-3Disdesignedforruggedfielduse,basedonOptech'sexperienceindesigningandmanufacturing

laser-basedindustriallevelrronitors,objectpositionersandminingequipment.Itisratedforoperation

from00Cto40℃,andisweaiherproofforuseoutdoors.Thesystem'sClass1andClass1Meyesafety

rating,largedynamiccollectionrangeandcompactsizeallensurethatdifficultsurveyscanbe

completedquickly,safelyandaccurately.

ILRIS-36D

ILRIS-36DoffersallofthecapabilityofILRIS-3Dwhileprovidingtheaddedfunctionalityofa360ufield

ofview.ILRIS36Dcomesequippedwithafullymotorizedpanningandtiltingbasethatallowsfor

seamlesscoverageoflargea-eas.Thebaseisoperationallyintegratedwiththescannerandis

controlledseamlesslythroughscannercontrolsoftware.

ILRIS-3DEREnhancedRange

Optech'sILRIS-3D(EnhancedRange)optionincreasestherangeoftheILRIS-3Dlaserscannerbyupto

40%-ILRIS-3Dcannowsurve/naturalfeaturesover1000maway.Thescanner'seyesafetyremains

Class1M,withtheabilitytomaintainClass1bythesimplypushofabutton.

ILRISTgcMotionCompensated

Optech'sILRIS-3Dlaserscannerenablesthecollectionofprecisedynamicmotion-compensated3D

datasetsfromamovingplatform.WhenintegratedwithaGPS/IMU,theresultinggeoreferrenceddata

setsserveamultitudeofapplications.Useaboat,truckorevenanairshiptoreachwhatyou'venever

previouslybeenabletoscan-quicklyandefficiently.

ILRIS-3DVPValuePackage

Whenyou'vegotascanning：obtodo,andyouneeditdoneaccurately,ontimeandatanaffordable

price,Optech'sILRIS-3Dlaserscanneristheonlysolution.

ILRIS-3Dprovidesthesameaccuracy,durabilityandexpediencyasitsbigbrothertheILRIS-3D,butin

aneconomypackage.ILRIS-3D3isafast,accurate3Dlaserscannerthat'saffordablypriced.

硬实力指数:

I张兵中国高光谱遥感应用技术出口发达国家

F科院对地观测与数字地球科学中心副主任，中科院研究生院教授，继

卜和发展了童庆禧院士和薛永祺院士开创的高光谱遥感技术和应用，是

我国高光谱遥感科学与技术从诞生走向成熟、从科研走向实际应用的最

主要的贡献人之一。

专家解读

人类“鸟瞰”地球的梦想催生了遥感这门科学的兴起，高光谱遥感是遥感科学最前

沿的领域。新中国建、工后特别是最近的20多年，中国的高光谱遥感科技研究取得了长

足的发展，在某些方面的应用技术实现了出口。但是，由于缺乏持续性的支持，我们

在仪器研制方面还处于落后局面。【详细】

应用技术出口发达美国航空遥感技术民用空间非常广泛军用能让一切伪装

国家最先进现出原形

除了调查作物的品种、

我们国家在高光谱遥感目前最成功的航空遥感类型、种植面积等以外,比如，你看到一个绿色

研究领域起步比较早，卫星，就是前面说的分还可以做到作物的叶绿的网，拍一般的图片，

赶上了国际，但这几年辨率是30米的那颗美素、氮磷钾含量的调查，看起来都是一样的,但

尤其在仪器研制方面我国卫星，它的幅宽是7.5但后者还正在研究之高光谱一看，就它能发

们是落后的，一个很重公里，有220个谱段，中，不是丰常成熟。现隐蔽的哨所、坦克、

要的原因是我们缺乏持1。纳米的光谱分辨率。伪装起来的军事设施。

续性的支持。

国际对比

高光遥感技术比较成熟的国家主要是美国、欧洲、澳大利亚、中国。在在应用技

术方面，中国给美国、澳大利亚、日本、马来西亚都提供过技术支持；对大气研究方

面，美国、欧洲和日本占优势。在航空遥感方面美国居于领先地位，目前最成功的航

空遥感卫星，是分辨率30米的美国卫星。中国在高光谱遥感研究领域起步比较早，赶

上了国际，但这几年尤其在仪器研制方面是落后的，一个很重要的原因是缺乏持续性

的支持。在发展得很好的国家，第一代研制出来后，国家会再投入第二代、第三代的

研发，给与一种持续性的支持。

中国高光遥感技术的发展

发展阶段取得成果

1996年-1999年是高光谱遥感技术开发的准备阶段。在原地质矿产部"九五”

重点科研项目"成像光谱方法技术开发应用研究”的支持下，中国国土资源航空物

准备阶段

探遥感中心开始涉足这一高技术领域。通过研究，航空物探遥感中心进一步明确

年r成像光谱实用化技术体系建立中尚须颦决的关键问题，认识到r掌握各种矿物

（1996的波谱特征和变异规律是正确和有效识别矿物的基础，单纯依靠数学方法进吁矿

物识别有较大的局限性：深入开展了矿物波谱变异规律的研究，进一步明确了基

年）

-1999于岩矿混合光谱和光谱变异知识的矿物识别、混合光谱分解和端元选择方法是成

像光谱技术实用化的必由之路。【详细】

1999年・2002年是高光谱遥感技术的开发阶段。高光谱矿物填图分为矿物

种类填图、矿物化学成分填图、矿物含量填图。矿物种类填图回答的是“是什么"

的问题，矿物化学成分填图回答的是“由什么元素组成”的问题，矿化含量填图回

开发阶段

答的是"由什么矿物组成”的问题，这三项技术的难度是依次增加的。中国国土资

源航空物探遥感中心高光谱课题组在系统地研究岩石和矿物光谱的影响因素、分

年

（1999析其变异特性、开展矿物混合光谱的实验室模拟试验以及分析总结矿物混合光谱

的变化规律的基础上，开发了“高光谱矿物分层识别谱系规则”，并申报了国家发

年）

-2002明专利，建立了白云母、高岭石、蒙脱石、绿泥石、绿帘石、蛇纹石、滑石、方

解石、白云石等金属矿床常见的蚀变矿物的识别与填图规则。王润生说，该方法

原理与实现简单，稳定性高，适合于技术的工程化与规模化应用。【详纽I】

2002年-2005年是高光谱遥感技术的工程化应用研究阶段。在分析大气、地

应用阶段面的丰朗伯特性、太阳-目标-仪器的几何关系、光谱分辨率、空间分辨率、信噪

比等环境和技术参数对矿物识别的影响的基础上，航空物探遥感中心总结了一套

（2002年较系统而实用的干旱裸露区区域成像光滑矿物填图的技术体系和工作方法，整个

技术流程包括辐射标定、大气校正与光谱重建、航带和跨航带照度调整、矿物端

-2005年）元选择、分航带矿物识别、儿何校正、图像镶嵌与地理编码、全区矿物分布图的

编制等基本步骤。【详细】

深度开发2005年至今是高光谱遥感技术的深度开发阶段。经过上述三个阶段的研究与

积累，我国高光谱矿物填图技术及应用水平基木接近了国际领先水平，初步具备

（2005年至了规模化、工程化应用的技术实力。然而.航遥中心高光谱课题组并未满足于此,

开始研完矿物化学成分、矿物含量定量反演等•些在国际上尚未成熟的领先技

今）术，并取得了初步成果。【详细】

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卓越产品

ZOYON-RTM车载智能路面检测系统相关资料下载

突破传统检测极限缔造创新测试模式

传统道路检测技术工作效率低、劳动强度大、安全性差，用户无法快速、准确地获取道路状态

信息。

交通部在《高速公路养护质量检测方法（试行）》第四章第一条中明确梃出：高速公路养护质量

评定所需数据的检测应积极采用现代化检测设备，以提高数据检测精度和质量。

高质量的道路养护迫切需要先进、智能的道路检测系统。管理部门不仅能快速准确地了解道路状

态信息，获取道路养护质量评定所需的数据，还能通过对观测数据的分析，研究道路的损坏原因、损坏

规律、修复技术，建立道路损坏规律和修复技术知识库，制定出道路大中修养护周期的全面解决方案，

以提高需求差异性很强的广大人民群众的满意程度。

武汉武大卓越科技有限责任公司以武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室为技术依托，创造

性地运用地球空间信息科学的理论，经过多年潜心研究与不懈实践，成功研制了全新的ZOYON-RTM智能

道路检测车。该设备突破了传统检测的极限，体现了智能化技术的发展方向，能在车辆正常行驶中实时

获取道路的状态信息，使道路检测工作变得前所未有的轻松快捷！

＞产品简介

武汉武大卓越（ZOYON）科技有限责任公司开发的智能道路检测车是基于中国道路检测现状，瞄

准国际前沿技术研制的具有自主知识产权的道路检测设备。ZOYON-RTM智能道路检测车集成和应用了现代

信息技术，以机动车为平台，将光电、IT和3s技术集成一体。在车辆正常行驶状态下，能自动完成道路

路面图像、路面形状、道路设施立体图像、平整度及道路几何参数等数据采集、分析、分类与存储。

第一代ZOYON-RTM智能道路检测车〃第二代ZOYON-RTM智能道路检测车，

第三代ZOYON-RTM智能道路检测车+

＞主要应用领域

ZOYON-RTM智能道路检测车采用灵活的模块化设计，为高速公路、高等级公路、城市市政道路、

机场跑道等路面的破损、平整度、车辙、道路安全隐患的检测，及道路附属设施的数字化管理提供有效

的数据采集手段。

ZOYON-RAM智能道路检测车可以为道路质检部门验收检测、日常养护调查等提供权威、公正的基

础检测数据，为道路养护部门提供专业的技术方案，为交通资产管理部门提供科学的决策依

据！

＞系统功能

1.路面状况指数PCI

破损检测类型：沥青混凝土-裂缝（龟裂、块裂、纵裂、横裂）、松散（坑槽、松散）、其它（泛

油、修补不良）；水泥混凝土-破碎板、裂缝、板角断裂、坑洞、修补损坏、层状剥落

2.行使质量指数R0I

国际平整度指数IRI、标准差。

3.车辙深度指数RDI

沥青混凝土一车辙、拥包、沉陷水泥混凝土-错台、拱起

4.沿线设施养护状况指数TCI

收费站服务区设施管护不善、防撞护栏缺损、隔离栅损坏、紧急电话缺损、标志缺损、标线缺损、

绿化空白路段、绿化管护不善

＞产品特色、优势

1、自主知识产权

・实用新型专利

ZL03237211.6智能道路路面自动检测车

200620097681.9车载路面图像采集无影照明装置

200620096887.X道路测量多传感器集成同步控制器

200620097180.0路面平整度测量装置

・计算机软件著作权

2006SR06831武大卓越车载路面检测多传感数据采集与管理软件V2.0

2006SR06382武大卓越道路平整度分析软件V2.0

2006SR06829武大卓越多传感器集成同步控制软件V2.0

2005SR10053Z0Y0N-RTM智能道路路面检测软件系统V2.0

2006SR06830武大卓越路面车辙测量分析软件V2.0

鄂DGY-2005-0117卓越ZOYON-RTM智能道路路面检测软件系统V2.0

2、媒体报道

2005年10月，湖北电视台新闻节目播发了Zoyon-RTM在深圳参加高交会的新闻报道：

2006年5月27日，中央电视台第十频道科技之光栏目播放了Zoyon-RTM的专题节目；

2006年10月参加上海工业博览会，荣获第八届工博会创新一等奖。

3、专业化的载车平台

基于丰田考斯特改装后的载车平台，车体宽敞，承载及可扩展能力强，具有较好的减震特性，安

全舒适，聚集数据质量可靠，为实时作业提供了良好的空间;

4、独有的图形丘缩技术

现场可编程逻辑门阵列的硬件图像处理和压缩技术，实现广高质量、连续拍摄、实时传送路而真

实图像的分类和存储；

5、完美的车载计算机与传感器集成化设计

运用神经网络技术、遗传算法和多路微处理技术，完全实现了同步化的道路检测计算机自动化处

理；

6、先进的GPS/DMI/GYRO组合定位控制系统

运用空间匹配算法，将空间信息数据和公路网地理信息数据融合，进行航位推算定位，提高定位

精度，保证测量数据的高精度和可靠性；

7、优良的激光平整度测量系统

高速双激光测距仪和双加速度计集成控制系统，国际主流的惯性补偿测量方案，消除了测试中外

界因素的干扰，数据采集完整性好、处理自动化程度高：

8、可靠的路形/车辙检测系统

采用了大功率激光辅助测量光的线结构光扫描仪，生成了数字高程模型，保证了全天时条件下的

4m车道1mm精度的车辙测量；

9、完整的路面病害数据识别和处理系统

4m车道无影辅助照明系统，配合线扫描CCD高速摄影设备、超强的图像处理模块，确保了全天时

条件下的病害识别，自动识别率达到95%以上；

10、超值的沿线设施状况/前方道路图像系统

运用立体测量技术，配合200万像素高分辨率的多目彩色扫描式CCD摄像机，实现了沿线设施

定性、定量数字化采集和存储；

11、科学的软件支撑系统

模块化的设计，良好的I/O接口；采集的数据符合标准，能更好地与CIS数据库融合，为用户

提供多样化的信息报表:

12、完善的服务体系

依托武大卓越品牌，为客户提供研发、生产、营销一体化的全面解决方案，建立快捷、完备、

经济的本土化服务体系。

＞引用的相关标准与规范

交通部《高速公路养护质量检评方法》(试行)

交通部《公路养护质量检查评定标准》(JTJ075-94)

交通部《公路路基路面现场测试规程》(JTJ059-95)

交通部《公路水泥混凝土路面养护技术规范》(JTJ073.1-2001)

交通部《公路沥青路面养护技术规范》(JTJ073.2-2001)

交通部《城镇道路养护技术规范》(CJJ36-2006)

交通部《车载式路面激光视频病害检测系统》(JT/T678-2007)

交通部《车载式路面激光视频病害检测系统》(JJG(交通)077-2007)

交通部《车载式路面激光车辙仪》(JT/T677-2007)

交通部《车载式路面激光车撤仪》(JJG(交通)076-2007)

交通部《车载式路面激光平整度仪》(JT/T676-2007)

交通部《车载式路面激光平整度仪》(JJG(交通)075-2007)

交通部、建设部其它相关行业规范

MMS背景知识

传统的地理信息数据采集方式有两种：人工地面测量和航空

摄影测量与遥感。这两种方式各有千秋，又各有其缺陷。

・效率低

•测绘结果有人为误差

•劳动强度大

•不安全

•垂直摄影，细小地物无法采集

•仍然需要大量的外业控制、调绘工作

•高成本，数据制作周期长，不适于

道路地图的更新

为弥补以上两种测绘手段的不足，有一种高新测绘科技应运而

生，这就是我们所拥有的移动道路测量技术（MobileMappingSystem：

MMS）o

MMS代表着当今世界最尖端的测绘科技，它是在机动车上装配

GPS（全球定位系统）、CCD（视频系统）、航位推算系统等先进的传

感器和设备，在车辆高速行进之中，快速采集道路及道路两旁地物的空

间位置数据和属性数据，并同步存储在车载计算机中，经专门软件编辑

处理，形成各种有用的专题数据成果。如今，MMS已被公认为是最快

捷、最方便的基于道路的地理信息系统（GIS）数据采集工具。基于MMS

生成的地理数据产品既可满足测绘、交通、铁路、公安、城市管理等众

多企、事业用户，同时也适用于汽车导航、个人定位服务（LBS）等市

场中的广大个人用户。

MMS原理示意图

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Resources▼

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GISDatabase

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符号化

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地图！2饰

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格式料换

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I)

1.“3S”集成移动测量系统（LD2000系列）

可量测实景影像（DigitalMeasurableImage,DMI）包含了传统地图所不能表现的空间语义，

是代表地球实际的物理状况，带有和人们生活环境相关的社会、经济和人文知识的“地球全

息图”。因此，可量测实景影像地图所包含的丰富地理、经济和人文信息是聚合用户数据、

创造价值、实现空间信息社会化服务的数据源。

移动道路测量技术作为一种陆基遥感系统，它是在机动车上装配GPS（全球定位系统）、

CCD（成像系统）、INS/DFK惯性导航系统或航位推算系统）等传感器和设备，在车辆高速行进

之中，快速采集道路及两旁地物的可量测实景影像序列（DMI）,这些DMI具有地理参考，并

根据各种应用需要进行各种要素特别是城市道路两旁要素的任意任时的按需测量。

图:车载,3S”集成移动测量（左:系统原理图,右:车载道路诊断系统SmartV外观）

移动道路测量系统LD2000在多传感器同步集成、海量CCD图像的高速采集、压缩和存储、

不间断数据采集、属性记录自动化、有效融合其他数据、高效的数据处理流程等方面具有自

主创新，建立了较完整的空间信息网络服务技术体系。在交通、铁路、公安、数字城市建设

等领域得到广泛的应用，并出口到韩国、意人利等国际市场。移动道路测量系统的主要应用

于基础测绘、电子地图测制、电子地图修测、公路GIS与公路路产管理、铁路可视化GIS

建库、公安GIS、空间信息服务等领域。

作为车载“3S”集成移动测量系统的应用，车载道路诊断系统（SmartV）是针对运营中的高等级

公路、城市道路和机场跑道等路面的破损、车辙变形、平整度等损害进行快速、无损、自动

化的采集与智能分析的多传感器集成与处理系统。该系统以机动车为平台，装备高分辨率线

阵图像采集系统、激光线结构光三维测量系统、惯性补偿的激光测距系统、GPS/DMI/GYRO

组合定位系统等先进的传感器以及车载计算机、嵌入式集成多传感器同步控制单元等设备,

在车辆正常行驶状态下，自动完成道路路面图像、路面形状、平整度及道路几何参数等数据

采集与分析。该系统先后为深圳高速公路公司、重庆公路局、四川高速、辽宁公路局、湖北

高速等公路管理单位总共完成了5000Km道路的试验检测。

武汉立得：移动测量系统