3d移动测量车系统在道路测量中应用

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1、3D移动测量车系统在道路测量中应用　　摘要：介绍了移动测量车系统的组成及其在道路测量中的应用，阐述了其在测量过程中存在的问题，展望其广阔的发展前景和巨大的潜力关键词：移动；测量车；道路测量中图分类号：U41文献标识码：A文章编号：3D移动测量车系统是集定位技术（如GPS）、光学、机械、电子、计算机等技术而成的一种高端前沿科技，是未来电子测量技术的发展方向。该系统具有成本低廉、作业速度快、精度高、信息丰富、兼容性高等特点[1]，广泛应用于道路测量、城市管理数字化建设、大比例尺地形图测绘以及三维建模等。传统的测量是一个

2、很艰苦的过程，需要投入大量的人力物力进行数据的采集和后期的数据处理。随着移动测量车系统在测量工作中的应用，必将大大提高一些测量工作的效率。近年，一些测量单位根据自身发展及需要购置了适合本单位的移动测量车系统，并将其投入到实际工程中，取得了一定经济和社会效益。此处以拓普康IP-S2系统为例简要介绍移动测量车系统及其在道路测量中的应用。1、3D移动测量车系统的构成7IP-S2系统是一种与时间同步并且集成了双频接收机（GPS/GLONASS）、IMU（惯性测量单元）、激光扫描器、车轮编码器、全景数码相机等多种传感仪器的系

3、统[2]。把这些传感仪器放在车辆上，在车辆行驶过程中可对行车路线周边的建筑物和路面情况等进行高精度地三维测量，获得丰富的点云数据。下图1为IP-S2系统的外观，图2为IP-S2安装架系统。图1IP-S2系统的外观图2IP-S2安装架系统将3D移动测量车系统的构成分为如下几部分：运载车辆及仪器安装支架、定位定姿系统、测量系统、计算机及相应软件。1.1运载车辆及仪器安装支架图1是以汽车作为运载工具，该系统还可以以三轮车作为运载车辆。在相应的运载工具上安装好仪器的支撑支架，将高度集成的仪器安装在运载工具上即可完成测量车的

4、安装。1.2定位定姿系统7定位定姿系统主要是由双频接收机（GPS/GLONASS）、IMU（惯性测量单元）、车轮编码器三部分组成。双频接收机用于接收基准站和流动站的GPS信号；IMU是一个使用加速计和陀螺仪来测量物体的加速度和旋转，并用计算机来连续估算运动物体位置、姿态和速度的辅助测量系统；双频接收机和IMU都是固定在IP-S2的主机内，两者之间的位置差异是已知的。车轮编码器是一种安装在轮胎轴心用于记录车辆行驶信息的设备。当车辆在行驶过程中可能要经过树木茂盛或者建筑物较为高大的地区，容易导致GPS信号失锁。信号失锁

5、后IMU利用获得的汽车姿态数据，通过两者的位置差异值和失锁前获得的GPS测量数据，得到失锁过程的测量数据。同时，车轮编码器测得的车辆行驶的距离信息等添加到失锁的测量数据后，记录下全程实时的测量数据。这三部分的结合使得测量车即使信号失锁也能准确的获得测量数据。1.3测量系统激光扫描器和全景数码相机共同组成IP-S2的测量系统。IP-S2系统中有3台激光扫描器。每台扫描器的系统误差是±35mm,有效距离是30m，数据的更新频率是75Hz。激光扫描器系统能高速准确的获得目标物的三维空间点云数据。测量过程中，车辆一直在移动

6、，借助同步获得的车辆姿态信息，将点云数据可转换到通用的坐标系统中。全景数码相机是由6台1600(H)X1200(V)像素的CCD摄像机构成的，能对测量车经过的地区进行全景拍。拍摄的影像是加入车辆行驶姿态数据的，获得的数据是符合近景摄影测量要求的。1.4计算机及相应软件计算机及相应软件是对整个测量数据进行记录和处理的系统，是整个测量车中不可或缺的部分。72、3D移动测量车系统在道路测量中的应用2.1IP-S2系统道路测量作业流程利用IP-S2系统进行道路测量时首先要埋设控制点，进行GPS静态观测和水准的联测，如果在测

7、区拥有较为完善的控制点资料和WGS84转西安80坐标系的参数，这一步可以省略。然后将IP-S2系统与已知的控制点数据进行联测，获得点云数据和全景影像数据。利用联测的控制点数据完成平面坐标转换和高程拟合。最后将得到的点云数据及全景影像数据进行内业成图处理，得到地形图成果和全景影像数据成果。图3IP-S2系统道路测量作业流程2.2IP-S2系统在道路测量中的应用7传统的道路测量需要投入较大的人力物力并且危险系数很高，容易发生意外。对人员安全和仪器安全都有较高的要求。使用测量车进行测量不仅有效的解决了这些问题，还大大提高

8、了测量效率。测量长达40公里的公路两侧的地形图时，使用测量车仅仅需要3个多小时即可完成，这是传统测量无法比拟的。经检验，测量车的测量精度完全可以达到1：2000的精度。在道路测量，尤其是城市道路测量中，道路周边的高大建筑物通常使用户无法获得GPS信号，导致信号失锁。因此需要多个系统来组建优势互补的组合导航系统。GPS和IMU系统的组合不但可以很好地解决GPS