一种基于LiDAR点云的道路纵横断面获取方法与流程

文档序号:12722674阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于LiDAR点云的道路纵横断面获取方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:

道路数据获取:经过外业控制、数据采集、数据预处理、坐标转换、点云滤波等步骤生成滤波后道路地面点云数据;

数据组织分块:按照适合的距离方格对点云数据分块管理;

数据构建TIN网:根据已有的道路中轴线,按照特定距离缓冲构建TIN网;

计算断面成果:根据里程文件生成纵横断面文件。

2.根据权利要求1所述的一种基于LiDAR点云的道路纵横断面获取方法,其特征在于,所述道路数据获取:经过外业控制、数据采集、数据预处理、坐标转换、点云滤波等步骤生成滤波后道路地面点云数据;其中,道路数据获取的具体步骤为:

外业控制:通过传统测量方式采集多个控制点,将控制点获取的点云数据进行纠正与检核;

数据采集:通过机载雷达或车载雷达在作业区启动工作系统,启动全球定位系统、惯性导航系统,开启各传感器,设备记录激光回波原始数据,通过扫描带获取道路及两侧的原始机载激光数据;

数据预处理:在数据采集完成后,对传感器数据进行融合处理,生成轨迹和姿态,然后将激光扫描仪测量的激光回波距离数据和姿态数据进行融合,得到点云WGS- 84 坐标系下的绝对坐标,最后利用外业控制测量数据对原始数据进行匹配纠正,生成满足精度要求的原始数据;

坐标转换:使用七参数转换模型,计算WGS- 84 坐标系向地方坐标系转换的参数,对点云数据进行转换,得到地方坐标系下的点云数据;

点云滤波:对点云进行分类,分出地面点与非地面点,通过设置的参数进行粗分类,然后人工将点云中的树木、电线、交通牌、房屋、车辆、电杆等非地面的点云过滤掉,最终获得道路及两侧地面点。

3.根据权利要求1所述的一种基于LiDAR点云的道路纵横断面获取方法,其特征在于,所述数据组织分块:按照适合的距离方格对点云数据分块管理,其中数据组织分块的具体步骤为:通过适合距离的方格对点云分块,通过方格四角的坐标对点云进行索引,对于获取的位置坐标,首先判断该位置属于哪个方格块,然后根据方格块名称调度该区域点云数据。

4.根据权利要求3所述的一种基于LiDAR点云的道路纵横断面获取方法,其特征在于,所述数据组织分块中按照适合的距离范围在100米至1000米之间。

5.根据权利要求1所述的一种基于LiDAR点云的道路纵横断面获取方法,其特征在于,所述数据构建TIN网:根据已有的道路中轴线,按照特定距离缓冲构建TIN网,其中数据构建TIN网的具体步骤为:

加载道路中轴线:通过矢量格式或特定的数据格式加载道路中轴线;

通过道路中轴线分段构建TIN网:通过导入的道路中轴线,以适合的距离分段构建TIN网模型,并且各分段之间要求重叠,保证数据没有漏洞;

通过构建TIN网生成构网矢量数据:通过离散的高程点按照三角形构网形成与之对应的三维面,获取构成各个三角形的边的矢量数据。

6.根据权利要求5所述的一种基于LiDAR点云的道路纵横断面获取方法,其特征在于,所述以适合的距离分段构建TIN网模型中的距离范围在1公里至2公里之间,各分段之间的重叠范围在20米至100米之间。

7.根据权利要求1所述的一种基于LiDAR点云的道路纵横断面获取方法,其特征在于,所述计算断面成果:根据里程文件生成纵横断面文件,其中所述计算断面成果的具体步骤为:

加载里程桩数据:由于设计道路有标准的里程桩,故将里程桩文件进行导入;

根据里程桩坐标调度对应的TIN网模型与矢量文件:提取里程桩文件中的各个断面点坐标,根据坐标索引对应的TIN网模型与构网矢量边文件;

根据里程桩坐标与道路中轴线获取该桩点左右断面线文件:根据桩点坐标获取垂直于道路中轴线切线的断面线,行进方向道路中轴线左侧为左断面线,右侧为右断面线;

获取断面点高程值:横断面的所选取的采样点为断面线与三角网相交的关键点,通过误差传播定论推算三角网边线上关键点精度,按照左右断面线与三角网的交点记录其交点内插的高程值,毫无损耗的获取断面线上的高程值;

生成断面文件:根据如纬地道路设计软件的格式生成道路纵横断面文件。

8.根据权利要求7所述的一种基于LiDAR点云的道路纵横断面获取方法,其特征在于,所述获取断面点高程值:横断面的所选取的采样点为断面线与三角网相交的关键点,通过误差传播定论推算三角网边线上关键点精度,按照左右断面线与三角网的交点记录其交点内插的高程值,毫无损耗的获取断面线上的高程值;其中所述获取断面点高程值的具体步骤为:

确定关键点:横断面的所选取的采样点为断面线与三角网相交的关键点;

计算点云高程:现通过误差传播定律来推算边线上关键的精度;假设构成三角网的三个点 (A点的高程值)、(B点的高程值)、(C点的高程值)的精度为点云高程精度;

计算断面点高程精度:AB线上L点的高程(公式中为l点处的高程值,为点云A处点云的高程值,为点云B处点云的高程值,分别为各点处的X坐标值),根据误差传播定律, 获取精度值;由于三角网间距很小,为此关键点的精度几乎没有损失;

获取断面线上的高程值:按照左右断面线与三角网的交点记录其交点内插的高程值,毫无损耗的获取断面线上的高程值。

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