车载移动测量系统在市政管线地形图测量中的精度分析

王永红，陈宏强，杨晓锋，李 俊，侯兴泽

(国家测绘地理信息局第二地形测量队，陕西 西安 710054)

车载移动测量系统在市政管线地形图测量中的精度分析

王永红，陈宏强，杨晓锋，李 俊，侯兴泽

(国家测绘地理信息局第二地形测量队，陕西 西安 710054)

市政管线建设中，相应的地形图对其规划、设计等起着至关重要的作用。传统方式在市政管线地形图测量中有一定的局限性，特别是大城市的重要交通要道、快速路等。而车载移动测量系统则有其得天独厚的优势，快速、高效、安全。在测图过程中，车载移动测量系统精度受各方面的影响，如车速、地面遮挡、控制点布设等。本文对车速、控制点布设线路等方面进行了试验验证，结果表明，通过一定的质量控制措施，车载移动测量系统能够很好地应用于市政管线地形图测量中。

车载移动测量系统；精度分析；行驶速度；点云；控制点

市政管线地形图作为市政管网普查、改扩建等方面的专业用图，其一般应具备现势性好、更新周期短、精度要求高等特点。传统作业模式周期长，部分区域作业难度大，特别是在城市主干道、高速路等车流量大的区域。目前，车载移动测量系统已成为一种快速获取高精度测量数据的重要手段[1-4]。车载移动测量系统具有快速、全天候的作业特点，成图周期短，作业效率高，与传统作业模式比较，具有明显的优势。

车载移动测量系统在实际工作中，由于操作环境、GPS信号、车速等对数据的整体精度产生了一定的影响[5-8]。为了提高数据质量，对影响其精度的因素进行分析研究，具有很大的现实意义。

1 车载移动测量系统在市政管线地形图测量中的应用试验

借助于SSW车载移动测量系统，对某市城区市政管线地形图测量项目进行了前期试验验证。市政管线用图主要分布于市区各主要街道、城市主干道、快速路等。车载移动测量系统可以全部到达施测区域。

1.1 系统简介

SSW车载移动测量系统由三维激光扫描仪、IMU、GPS、全景相机、里程计等几大部分组成[9]。IMU与GPS组成POS系统，对系统姿态信息进行采集记录，三维激光扫描仪采集点云数据，全景相机进行照片信息采集，里程计对整个车辆行进情况进行记录。

1.2 市政管线地形图数据介绍

市政管线地形图作为勘察、设计、施工用图，在大比例尺地形图的基础上，对高程精度和密度提出了新的要求。高程要求中误差为5 cm，施工沿线每隔20 m布设一个高程点。

1.3 应用简介

由于GPS信号遮挡，会对数据采集精度产生很大影响，因此数据采集时要避开遮挡严重区域。同时，采取往返扫的模式，采用SSW车载移动测量系统对规划区域进行数据采集。控制点平面采用区域平差后的GPS点作为图根点进行测量，高程采取四等水准联测的方式进行。

2 精度分析

市区管线分布于不同区域，地物分布存在差异，根据不同情况，结合相关研究，主要从采集速度、控制点分布等方面进行了相应的分析验证。

2.1 不同车速下的精度分布

市区主干道车辆行驶不能过慢，为了验证不同车速对点云精度的影响，选取了市区GPS信号良好、路面通行畅通的路段作为试验路段。采用60、45、30 km/h 3种行驶速度，作为点云的采集速度。同时沿着路面每隔800 m设置一个控制点，进行点云纠正。

通过对不同车速下同一点平面和高程坐标与检核点坐标的比较得出，在GPS信号普遍良好的情况下，车速过大对数据整体精度具有较大影响。车速对平面与高程坐标的影响是同时存在的，车速越高，影响越大。在车速较高的情况下，对平面坐标影响的程度要高于高程坐标。由于激光扫描频率是一定的，速度过大，会造成扫描间隔过大，具体扫描间隔分布见表1。

表1 点云扫描线间隔分布

间距过大造成单位面积内点云密度过低，数据采集时，特别是一些棱角状地物，会造成采集错位，影响精度。因此，在城市道路数据采集时，要控制车速，在不影响道路通行的情况下，可以用较低速度行驶。

2.2 控制点分布不同对精度的影响

在GPS信号良好、行驶速度一定的情况下，为了提高数据精度，在实际测量中需增加控制点数目，对采集的点云数据进行校正。实际工作中布设过多的控制点，会进一步增加外业工作量。因此，选用合适的布点方式尤为重要。

为了分析控制点的不同分布对数据整体精度的影响，在相同路段采取控制点密度相同、布设网形存在差别的方式，对点云数据进行校正和精度评定[10]。布设网形如图1所示，(a)为沿着道路直线布设，(b)为沿着道路按折线进行布设。

图1 两种不同的控制点布设方式

对于控制点布设采取800、400、200 m 3种密度进行布设，同时对数据的平面与高程精度进行检核比较，如图2—图4所示。

图2 控制点间隔800 m精度分布

图3 控制点间隔400 m精度分布

图4 控制点间隔200 m精度分布

通过对上述数据成果进行分析可发现，折线分布的控制点对数据整体精度控制比直线强，控制点间隔越小，这种体现越明显，即折线优于单一的直线布设方式。

对3种不同间隔控制点进行对比，控制点间隔越小，精度越高。尤其是从800 m提高到400 m间隔。在实际操作中，数据情况整体良好的情况下，可选用400 m间隔，以折线方式布设控制点，并进行数据处理。

2.3 其他因素对数据精度的影响分析

通过试验验证，除了上述因素对点云的整体精度有一定影响外，以下几个方面也会造成一定的影响：

(1) 行驶过程中车辆倒车及掉头，会造成局部点云起伏。

(2) 基准站与车载移动测量系统距离的影响，距离过大会造成解算精度降低。

(3) 数据提取对精度的影响。地形图要求成果为二维平面线画图，依据点云提取数据时，点云分布密度情况会对数据提取精度造成一影响，特别是房角等其他点状设施。

2.4 精度控制分析

结合试验验证，在市政管线地形图测量中，通过以下方式进行相应的进度控制措施，能够保证数据质量。

(1) 在数据采集时，严格控制采集区域，避免GPS信号遮挡严重区域。

(2) 根据实际情况，需控制车速。

(3) 控制点布设采用折线方式，400 m左右间隔布设。

(4) 数据提取、成图需选择合适方式，特别是针对各类拐角部位、点状地物等。

3 结论与应用

经过前期的试验验证，通过一定的精度控制措施，车载移动测量系统能够进行市政管线地形图的实际施测，其数据成果能够满足设计要求。

在此试验验证的基础上，对北方某市区140 km左右的市政管线地形图进行了实际测量。依照上述精度控制方案，成果满足要求。不仅缩短了外业时间，减少了人员投入，节省了成本，提高了效率，同时也保证了市区道路了施测的安全。将车载移动测量系统应用到市政管线地形图测量中，能够大大提高生产效率。

[1] 张攀科，裴亮，王留召，等.车载激光扫描系统在地籍测量中的应用[J].测绘科学，2015，40(9)：163-166.

[2] 张吉福.车载移动测量技术在泸沽湖景区管理系统建设中的应用[D].成都：西南交通大学，2011.

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Accuracy Analysis of Vehicle-borne Mobile Surveying System in Municipal Pipeline Measurement

WANG Yonghong,CHEN Hongqiang,YANG Xiaofeng,LI Jun,HOU Xingze

(The Second Topographic Surveying Brigade of NASG, Xi’an 710054, China)

In the construction of municipal pipelines, topographic map plays a vital role in its planning and design. However, the traditional method has some limitations in topographic mapping of municipal pipeline, especially on important traffic arteries and fast road of cities. Vehicle mobile surveying system has unique advantages due to its fast, efficient and secure properties. The accuracy of the vehicle mobile surveying system is affected by various factors such as speed, ground occlusion, control point arrangement and so on. Experiments in this paper verified the vehicle speed, control points and other aspects. The results showed that the vehicle mobile surveying system can be applied to the topographic mapping about municipal pipeline through a certain quality control measurement.

vehicle-borne mobile surveying system； accuracy analysis； speed； point cloud； control point

王永红，陈宏强，杨晓锋，等.车载移动测量系统在市政管线地形图测量中的精度分析[J].测绘通报，2017(5)：82-84.

10.13474/j.cnki.11-2246.2017.0160.

2016-07-29；

2017-01-06

王永红(1971—)，男，高级工程师，主要从事航空摄影测量、数字城市和地理信息系统建设等方面的研究。E-mail:357888134@qq.com

P258

A

0494-0911(2017)05-0082-03