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原文传递基于LIDAR的高速公路测设技术应用研究

论文题名：	基于LIDAR的高速公路测设技术应用研究
关键词：	高速公路;测设技术;LIDAR扫描技术;数字地面模型;数据采集
摘要：	公路勘测主要的工作内容是中桩放样和纵断面、横断面测量，目前采用GPSRTK、全站仪和水准仪施工放样中桩以及测量纵、横断面，存在数据采集效率低、劳动强度大，受气候、地形、植被以及作业路段的环境影响较大等缺点。采用电子平板、航空摄影测量或数字化地形图等方法生成数字地面模型(DTM)，再在DTM中通过内插截取纵、横断面，可以有效减少自然环境的影响、降低劳动强度、提高公路勘测的效率和效益。随着我国高速公路建设呈现出由平原区向山区、地形简单到复杂地区、植被稀少地区向植被密集地区推进的趋势，加大了公路测设的工作量及难度，并对测设精度和效率提出了更高的要求。现有数据采集方法的精度难以满足当前公路勘测的要求，这种情况下，提出了基于LIDAR的高速公路测设技术应用研究，力求解决公路测设中存在的问题。　　本文依托京津塘和京港澳高速公路改、扩建项目，采集了大量的机载及车载LIDAR点云数据，生成不同条件下的数字地面模型，根据航空LIDAR扫描系统的技术特点，分别采用800m和1500m航高对指定路段进行数据采集，分析研究了航高、基站分布、地面控制点、地形、植被等因素对最终生成数字地面模型精度的影响规律；运用车载LIDAR扫描系统进行数据采集，对数据精度误差进行分析研究，结合GPSRTK以及全站仪等测量方法的分析验证，证实了LIDAR扫描技术的准确性及可行性。　　根据公路平面、高程精度限差标准的确定，提出了航空和车载LIDAR扫描技术在新建和改扩建公路中的适应性。在满足数字地面模型精度的情况下，航空LIDAR扫描技术需通过降低航高等措施来达到平面、高程等精度要求，以满足新建和改扩建公路的要求。因受现状路网等因素影响，车辆的通达性受到限制，制约了车载LIDAR扫描技术在新建公路中的应用，但应用于公路改扩建中是比较理想的方法，从安全性、测量精度、勘测效率和设计需求等方面均能满足要求。　　根据航空飞行或车辆行驶结束后经过点云数据处理即可以生成正射影像地形图的特点，结合正射影像地形图上具有平面和高程信息的可量测性，建立了基于LIDAR扫描技术的公路勘测流程，从而缩短了勘察设计周期，提高了效率。　　基于纬地三维道路CAD系统中的数字地面模型技术，结合点云数据特点和点云数据处理的实际需求，开发了针对点云数据的自动提取、数据区域搜索、数模简化等功能，解决了LIDAR扫描数据量大、难以操作处理、难以应用的困难，并根据对数据高精度的要求，在点云数据进行简化的同时，保证了数据的高精度标准。通过纬地系统对LIDAR扫描生成las数据的提取、简化等处理，形成所需要的数模结构，在设计中可以随时调用，实现了LIDAR扫描数据与现有公路设计软件的有效融合。　　最后，根据上述研究及成果，从效率、费用和效益方面论述了LIDAR技术在我国公路行业中的应用前景。
作者：	富志鹏
专业：	道路与铁道工程
导师：	杨少伟
授予学位：	博士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文