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铁路高精度点云智能处理技术研究
| 论文题名： | 铁路高精度点云智能处理技术研究 |
| 关键词： | 铁路勘测;移动激光扫描;限界数据;接触线 |
| 摘要： | 车载移动激光扫描技术是一种采用激光扫描、数码成像、卫星定位和惯性导航等多传感器集成的数据获取技术。与传统的摄影测量技术相比，具有自动化程度高、作业时间短、受天气影响小、数据精度高等特点。将激光雷达技术应用在不同地形特点的铁路勘察设计工作中，可以显著提高地面与非地面数据获取的速度与精度，并且解决其它手段无法得到或在高昂成本下才能获得地理信息的难题。 针对全站仪、水准仪等地面测量方法野外工作量大、自动化程度低、测量成果无法现场展示等诸多缺点，本文将车载移动激光扫描应用于铁路勘测，对所获取的铁路高精度点云采用智能化处理技术，主要开展以下两方面的研究工作: 1.限界数据提取与分析。铁路限界是一个接近于车辆横截面，为了保证列车安全除了必须与机车有接触的设备及机车本身外，其余均不得侵入此轮廓。近年来，我国列车的运行速度在不断的提升，而我国对于铁路限界检测的手段较为落后，其中检测进度慢、劳动强度大等问题一直未得到解决。本文参照碰撞检测技术，沿着铁轨方向分段建立限界模型，限界模型依据国家铁路技术管理规程标准，并利用四元数旋转将铁路点云投影到限界模型，将复杂的三维碰撞问题转换为二维平面上点与多边形的位置关系。 2.接触线提取与分析。电气化铁路接触线的高度及其坡度对弓网耦合有显著的影响，接触线的高度及坡度的控制与轨道参数密切相关，实现精准测量非常重要，尤其是在曲线外轨超高情况下，更显关键。而以往的测量方式对于接触线测量难度颇大，且容易受现场预配时的影响产生误差。本文在限界模型之上建立二维网格，实现对地面数据的滤波;由于接触线的线性特征，采用投影变换快速精确提取接触线数据，同时对接触线距铁轨面高度进行统计分析，并且利用中心点偏移实现对悬挂点的提取。 本文开发了铁路高精度点云智能处理系统，为庞大的三维点云数据选择合适的存储结构以实现点云数据的高效检索，并在真实的铁路点云数据上进行了大规模实验，对所提出算法的性能及可行性进行了测试与分析，均能快速精确地提取限界及接触线数据，较好的达到了预期的目标。本文对于移动激光扫描在铁路测量中的应用起到了推动作用。 |
| 作者： | 陈坤源 |
| 专业： | 计算机科学与技术 |
| 导师： | 王程 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 厦门大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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