項(xiàng)目背景

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通運(yùn)輸量的不斷增加，高速公路網(wǎng)的承載空間日益飽和。高速公路擴(kuò)建改造是解決路網(wǎng)壓力的有效途徑之一。三維激光技術(shù)可以應(yīng)用在快速獲取道路及其附屬設(shè)施的點(diǎn)云數(shù)據(jù)和影像，且不影響交通，生成橫、縱斷面及地形成果，為高速公路改擴(kuò)建勘察設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持。

解決方法

根據(jù)高速公路改擴(kuò)建的技術(shù)要求，采用車載與機(jī)載激光測(cè)量系統(tǒng)相結(jié)合方式進(jìn)行測(cè)量（以下簡(jiǎn)稱車載系統(tǒng)和機(jī)載系統(tǒng)）。

采用車載系統(tǒng)快速獲取路面高密度點(diǎn)云數(shù)據(jù)，結(jié)果精度在5cm以內(nèi)；然后按一定間距布置水準(zhǔn)點(diǎn)，通過水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行高程精化，得到平面5cm、高程2cm的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

路面外待測(cè)范圍采用機(jī)載系統(tǒng)采集，結(jié)果精度可達(dá)15cm以內(nèi)，滿足1:2000年的地圖測(cè)量要求，高差變化大、植被覆蓋的區(qū)域數(shù)據(jù)獲取能力遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的航空測(cè)試。利用專業(yè)的數(shù)據(jù)地圖軟件，根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)和高清圖像完成道路縱橫截面、道路帶狀地形圖等專題測(cè)繪。

作業(yè)過程

(1)使用設(shè)備

1. ARS-100OL機(jī)載激光測(cè)量系統(tǒng)

激光發(fā)射頻率：75萬點(diǎn)/秒分辨率：0.001°

掃描速度：200線/秒

測(cè)量距離：1350m@60%;820m@20%

系統(tǒng)精度：15cm@500m

2.HiScan-Z車載激光測(cè)量系統(tǒng)

測(cè)量距離：119m

激光發(fā)射頻率：101萬點(diǎn)/秒

角分辨率：0.0088°

全景分辨率：7500萬像素

系統(tǒng)精度：5cm@100mm

掃描速度：200線/秒

(2)項(xiàng)目案例

1.采集數(shù)據(jù)

HiScan-Z車載系統(tǒng)采集路面點(diǎn)云數(shù)據(jù)，在應(yīng)急車道按一定距離布置水準(zhǔn)點(diǎn)，參與點(diǎn)云數(shù)據(jù)高程精化，最終獲得高精度點(diǎn)云數(shù)據(jù)，生成道路橫向和縱向截面圖。ARS-1000機(jī)載系統(tǒng)采集道路中心線兩側(cè)250m點(diǎn)云數(shù)據(jù)和正射影像。

2.布置驗(yàn)證點(diǎn)

沿路面設(shè)置驗(yàn)證點(diǎn)，測(cè)量其平面坐標(biāo)和水平高程，然后在點(diǎn)云數(shù)據(jù)中提取相應(yīng)的特征點(diǎn)坐標(biāo)，檢查車載系統(tǒng)的結(jié)果精度。從表1可以看出，點(diǎn)云數(shù)據(jù)的平面精度優(yōu)于5cm，高程精度優(yōu)于2cm。

在測(cè)量區(qū)域均勻選擇特征點(diǎn)，然后在機(jī)載系統(tǒng)采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中提取相應(yīng)的坐標(biāo)值進(jìn)行精度比較。從表2可以看出，點(diǎn)云數(shù)據(jù)的平面和高精度優(yōu)于15厘米。

3.生成3D結(jié)果

基于雙系統(tǒng)獲取的點(diǎn)云和圖像數(shù)據(jù)可以快速生成3D結(jié)果。

項(xiàng)目成果

與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比，三維激光技術(shù)具有效率高、點(diǎn)云密度高、測(cè)量精度高、外業(yè)工作量少等優(yōu)點(diǎn)?；谲囕d和機(jī)載雙系統(tǒng)測(cè)量模式，實(shí)現(xiàn)雙系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，可有效解決邊坡外車載激光測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量盲點(diǎn)和機(jī)載激光系統(tǒng)難以滿足道路測(cè)量精度要求的雙重問題。雙系統(tǒng)的綜合應(yīng)用不僅能滿足高速公路改擴(kuò)建的技術(shù)要求，而且能顯著提高工作效率。

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