三维激光全景技术在交通行业中的应用



三维激光全景技术在交通行业中的应用

骆朝亮

(武汉海达数云技术有限公司，湖北 武汉 430223)

一、引言

近年来，公路交通基础设施规模不断扩大，已有交通基础设施改扩建、养护问题日渐突出，高速公路的运营管理也开始受到人们的广泛关注。为了保持公路的服务水平、减少公路资产的损失、延长公路使用寿命、提升公路的服务水平，就需要通过采用科学的管理手段，把现代高新技术引入到交通数据采集和管理中来，从而提高整个高速公路交通的管理效率和高速公路设施的利用率，实现公路管理的科学性和有效性。

面对数量庞大、种类繁多、任务紧迫的交通基础设施，传统的数据采集和管理方式由于存在人工作业效率低下、作业周期长、管理显示不直观等不足之处，已难以适应“智能交通、智慧城市”的发展要求。在此背景下，利用中海达三维激光全景测量技术能很好地解决上述问题。

二、总体流程

三维激光全景测量技术是近几年兴起的一种快速、高效、非接触式的测绘技术，其原理是通过在机动车上装配导航定位系统、高清全景相机、三维激光扫描仪、控制系统等传感器和设备，在车辆高速行驶过程中，快速采集道路及两旁地物的高清影像及激光点云，并根据各种应用需要进行各种要素特别是道路两旁要素的任意任时的按需测量，包括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、交通标志标牌、道路设施等。其总体工作流程如图1所示。

三、外业采集

1. 作业设备选择

对于交通道路带状测量，根据其精细度要求，本文中选用的是中海达高精度三维激光全景移动测量设备iScan-S，其总体性能参数见表1。

表1　作业设备性能参数

2. 数据采集

外业数据采集是项目实施的基础，在外业数据采集过程中，要严格按照要求的数据采集规范进行。其总体工作可划分为3个阶段。

图1　作业生产总流程

(1) 前期准备

前期准备阶段需要做的工作包括线路勘查、线路规划及设备检查。

一般来说，在采集区域较大或采集作业人员对路状不熟悉时，应该进行线路勘查工作，了解真实道路实际情况、车辆是否可以顺利通行等实际状况信息。

线路勘查后，根据移动测量外业采集规范的作业要求，需要对每天的车辆采集路线进行规划，以提高采集作业效率，避免因采集线路不合理，出现漏采、错采、重复采的情况。

另外，每次外业采集之前，需要对作业设备进行详细检查，保证设备的正常工作运转。

(2) 外业数据采集

在前期准备完成后，先进行一次数据预采集，确保采集到的数据没有问题之后，方可开始进行正式数据采集作业，根据预先规划好的采集线路及采集顺序，进行道路数据采集。

(3) 数据整理

数据采集完毕后，要将数据从采集设备拷贝到数据存储磁盘中，并进行相应数据整理。数据整理完毕后，将所有原始数据作为采集成果提交，提交原始数据清单。

3. 数据采集成果

数据成果主要包括三维激光点云数据成果和高清全景影像数据。

四、内业处理

针对外业采集到的激光点云和高清全景数据，可通过内业处理，获得相应的成果数据，其内业工作主要包括原始数据预处理、道路标示标牌等数据提取、实景三维数据生产、交通道路三维建模几个部分。

1. 数据预处理

原始数据预处理主要通过海达数云数据预处理软件将移动测量获取的原始数据进行融合解算处理、输出带坐标的点云及与点云配准了的全景影像(影像点云)。

2. 道路基础信息提取

根据点云配准了的全景影像中间成果数据，通过海达数云点云数字测图软件将道路边线、道路中间线、标示标牌等交通道路要素数据空间信息提取出来，输出得到精细化的二维矢量图。

3. 三维实景数据生产

三维实景数据生产主要通过海达数云三维实景数据生产软件进行线路轨迹编辑、三维面片提取、隐私处理、全景切片等，并将处理后的成果数据存入三维实景影像库。

4. 道路三维建模

利用采集道路三维激光点云数据，通过点云三维建模软件建立道路及周边建筑物、标示标牌的模型，主要功能包括点云管理、点云浏览、UCS管理、点云裁切、点云选择、点云拟合、3ds Max点云建模等，实现道路三维景观建模和成果导出。

五、数据成果

经过前面的内业处理，可以获得不同的最终成果数据，可直接作用于交通信息管理平台的不同应用。

1. 二维矢量图

内业中点云数字测图软件是基于ArcGIS平台插件开发的，因此本文获得的最终二维矢量成果数据格式就是SHP格式，能够方便地实现相应的数据管理及编辑查看功能，如图2所示。

2. 三维连续实景数据

内业作业处理得到的道路三维建立实景数据库，可以和交通信息管理平台进行良好对接，提供可视化信息管理，如图3所示。

图2　道路二维矢量数据成果

图3　道路连续实景数据库

3. 道路真实三维建模数据

通过内业三维建模获得道路三维建模数据成果，结合交通信息平台，可用于交通道路规划，网上模拟公里建设等现实应用，如图4所示。

图4　道路三维建模数据成果

六、结束语

采用三维激光全景技术来实现道路基础设施信息的采集和管理工作，相比于传统人工作业方式，有着如下几方面的技术优势：①采集快速；②数据丰富；③质量可控；④成果多样。

综上所述，三维激光全景技术在道路交通行业中有着很好的应用前景，在此方面，武汉海达数云技术有限公司有着深厚的技术积累，已经形成了一整套完整的解决方案，能很好地解决交通行业中的实际问题。

(本专栏由中海达和本刊编辑部共同主办)