基于车载激光测量的城市部件数据采集流程

汶宇龙 苟忠莹

摘要：城市部件是城市经济及社会活动的基本栽体，为了更好地实现城市数字化，并建立城市基础设施地理信息系统（GIS）空间数据库，城市部件调查就变成了其中一个必不可少的环节。而车栽激光扫描系统，为城市部件调查提供了一种新型的定位手段。文章主要研究在城市部件调查要求与特点的基础上，探讨用车栽激光测量技术进行城市部件数据采集流程。

关键词：城市部件;采集流程;车栽移动测量系统;车栽激光测量技术

中图分类号：TP274.2 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）12-0063-02

自“数字地球”的概念提出以来，伴随着各种空间技术和信息技术的飞速发展，在经过历时近十年的研究和探索中，城市的数字化建设也得到了巨大的进步。而建立城市基础设施地理信息系统（GIS）空间数据库和各种专业数据库是实现城市数字化的基本前提。城市部件调查的方法有很多，传统测量方法存在着很多问题，如丢漏率较大、属性数据判断较困难、定位困难大和工作量大等，因此在城市数字化建设的进程当中，寻求一种高速、高效、高精度、高可靠性并且可以快速更新的技术手段来进行城市部件调查已成为当务之急。本文主要针对城市部件的特点与部件调查要求，对车载激光测量系统进行城市部件调查的基本流程进行详细阐述。

1外业数据采集基本论述

外业数据采集是部件调查的基础，在外业数据采集上，将严格按照数据采集规范进行。外业采集主要是车载激光建模系统根据规划的行车线路，进行外业数据采集，获取原始数据：原始点云、全景影像、绝对坐标和姿态数据。部件的外业数据采集操作分为六个阶段，分别为前期准备阶段、设备安装阶段、数据预采集阶段、数据采集段、设备卸载阶段以及數据整理阶段。

2外业数据采集具体流程

2.1前期准备

前期准备阶段需要做的工作包括线路勘查，线路规划以及设备检查。车载激光建模系统采集部件为分布在道路及其周边的部件，如路灯、道路指示牌、消防栓等。根据要测量的部件类型以及部件属性信息内容，经过现场路线勘查后，划分好测量范围，制定数据采集车的行驶路线。

（1）线路勘查。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。线路勘查工作最好在线路规划之前进行，线路勘查主要解决以下几个问题：a.哪些道路正在施工，不适合采集数据。b.哪些道路设定为单行线。c哪些地方存在限高，采集车无法通行。d.哪些地方新修了路，而地图暂时还没有更新。e.哪些地方道路还未正式通车，而地图上存在此道路。f哪些区域定义为中心城区，相机拍照间隔小。g哪些地方定义为非中心城区，相机拍照间隔大。h.还存在哪些实际路状与电子地图不匹配的情况。（2）线路规划。良好的线路规划，可提高采集作业效率，提高作业有效覆盖率（有效覆盖率=采集线路长度/汽车行驶路程），同时避免因采集线路不合理，出现漏采、错采的情况。（3）设备检查。设备检查分为设备完整性检查和设备状态检查。设备完整性检查主要检查设备是否缺失，所有设备完整是正常进行数据采集的前提。在每次进行数据采集前，直该对设备状态进行检查，在每次采集作业时，只有确保每个阶段，每个设备的每个状态均正常后，才可继续进行采集工作。

2.2设备安装

基站架设与其他设备安装独立进行，没有严格的先后顺序要求。但是一般来说，SSW系统进行数据采集前（包括POS采集），基站必须架设完成，并开始正常工作。车载设备安装时，应该先安装SSW，再安装全景相机与车轮编码器。

2.3数据预采集

在进行正式数据采集前，必须进行一次数据预采集。通过数据预采集，确保所有设备能够正常工作，采集的点云数据正常，相机曝光参数正确。数据预采集的操作流程图如图1。

2.4数据采集

在数据预采集完成，确保采集到的数据没有问题之后，可开始进行数据采集作业。根据预先规划好的采集线路及采集顺序，进行数据采集。

2.5设备卸载

在设备电源全部关闭后，可卸载设备。与设备安装相同，设备卸载也分为基站拆除、SSW拆除、全景相机拆除以及车轮编码器拆除四个部分。

2.6数据整理

在设备拆除之后，数据要从不同的设备拷贝到数据存储磁盘中。此时的数据主要分布在三台设备上。操控电脑匕存储了SSW所采集的点云数据以及相机同步信息，基站中存储了基站观测数据，全景相机的存储卡中存储了影像数据。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。

2.7外业采集注意问题

（1）避开车辆拥堵时段。尽量利用早晨、中午作业，早晚作业注意光线和车速，避免“拖影”现象。（2）辅路采集或靠路边采集时，控制车速，减少超车现象，以免遮挡;对于有公交车等大型车辆遮挡等原因造成影像质量低，要用语音做好纪录，并在地图上标出，及时安排其它时间补采和调绘。（3）每天外业数据采集结束后，将车上的数据拷贝到内业处理电脑，拷贝时检查数据完整性。（4）为保证精度，所有的点状部件均要求采集到底部中心点。（5）在无遮挡情况下，井盖等采集的时候必需采集到中心点。（6）由于激光只能扫描到立杆的表面，只能采集到表面点，所以对于立杆类地物要求也必须是采集立杆底部的中心点。（7）较高的立杆类部件，在无遮挡的情况下应尽量采集立杆地面根部处的点，防止立杆上部可能发生的倾斜或弯曲。（8）对于较粗对象，如果需要，则应进行位置平移从而保证精度。

2.8补测方案

对于遮挡严重，或者分布离道路较远而无法一次性采集到的部件点要及时进行补测，补测方案分为三种：（1）三轮车补扫：由于SSW系统集成度非常高，全系统采取双箱结构，很容易在三轮车上组装起来，所以第一种补漏方案是使用三轮车补扫，这种以三轮车为载体的小型车载测量系统灵活实用，可以采集到树木遮挡严重得如人行道匕的井盖，广告牌等小部件。（2）扫转：对于完全没有路的隐蔽地区采取地面转扫补漏，如有需要，可采用具有10m高台转扫功能的SSW-2A型车进入测区作业。（3）手持GIS采集系统：如果在前两种方案补扫得到的快速三维模型上还有无法采集到的范围，将使用具有定位定姿照相功能的中海达多模GIS采集仪进行实地补拍，并补测到快速模型中去。

3质量检查

3.1定位定姿质量检查

通过两次正反扫，点云叠加在一起，查套合精度，来发现GPS信号弱导致精度下降的区域，并补测反求点，修正组合导航结果之后，进行点云的精度检查。

3.2自动分类提取及实体化的检查

（1）依次对已自动提取成功的某—类部件实体，建模后进行单独显示，人工巡视检查进行查错（其它类的模型或点云以低亮度作为衬景，或者完全关闭，采用真三维观察更为逼真）。（2）自动分类提取实体化全过程完成后，得到的剩余点云，巡视检查，分别对各类实体进行查漏。（3）如发现有错或有漏，应当即进行人机交互改正，使最终成果的正确率达到100%。

3_3入库质量检查

在实时软件的支持下，在计算机屏幕上打开两个窗口，一是叠加了城市部件成果的快速模型，二是存有城市部件成果的GIS窗口，两个窗口实时联动，人工巡视，进行一次入库检查。

3.4属性质量检查

在原始二值点云的显示平台下，叠加某一类部件实体模型，按一定比例点击目标体弹出属性，与原始点云上的量测结果进行比较，内业抽查属性质量。对一定比例的属性成果在实地量测进行抽查比较。

4结束语

本章主要研究了利用车载激光测量系统进行城市部件调查的技术流程，设计了外业数据采集流程和质量检查具体方案，车载激光建模技术作为目前测绘界最先进的数据采集技术将会极大地解放传统测绘工作者外业的工作量，并能快速、精确地服务于城市信息化建设中，代表着今后测绘行业的一个方向，从而更好地服务于公众和社会。