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原文传递车载道路数据采集、处理与应用

论文题名：	车载道路数据采集、处理与应用
关键词：	3S集成;道路线形识别;道路信息采集;选权迭代法;整体平差;数字城管系统
摘要：	随着我国城市化进程的飞速发展，城市中人口、能源、交通、基础设施等各方面的压力逐步增大，为了更好的推动城市建设的发展，近年来出现了“数字城市”的概念。“数字城市”的概念来源于“数字地球”，作为“数字地球”技术系统重要组成部分的“数字城市”，广义上是指城市的信息化，它既是城市信息化总的概述，又是城市信息化的目标。　　城市基础数据库建设，是“数字城市”建设的战略基础，而城市基础数据的采集与处理工作，则更是城市基础数据库建设的基础。传统的基础数据采集与处理工作，需要大量的人力、物力，而且效率低下，很难跟上城市建设日新月异的变化；而车载道路信息采集系统则提供了一种便捷、经济的工作方式，从而更好的满足城市基础数据库建设的要求。车载道路信息采集系统主要采用GPS、GIS、RS集成技术，以GIS为集成系统的平台，利用GPS和CCD相机等仪器设备采集道路及其周边信息，其优势主要在于能够迅速、快捷的采集和更新道路信息数据库，实现数据采集与处理自动化，大大节省了人力和时间，数据精度也可以满足各方面的要求。　　论文以研究车载道路信息采集系统在道路线形识别和数字城市建设两个方面的应用为主，研究了道路线形识别算法，对采集到的道路坐标数据进行处理，计算出道路线形参数，并在最后进行整体平差；在研究数字城市建设的基础上，构建了数字城管的体系结构，在城市部件库的建立与数据采集和更新中，道路信息采集系统更显示了其快速化、便捷性、自动化的优势。　　论文主要工作在于以下方面：　　 1、探讨了车载道路信息采集系统发展的国内外现状，着重介绍了以李德仁院士为主研制的“LD2000-RM型移动道路测量系统”，简要叙述了采集与处理道路及其周边事物的信息的原理与流程。在采集道路路线空间信息时，往往不能直接提取道路中心线坐标数据，因此在实际应用中，先把坐标数据转换到本地坐标系中，然后进行道路偏心改正计算。道路偏心改正计算采用了三次样条插值函数，从边线或者行车线等平行于中心线的线来推导中心线。　　 2、利用车载道路信息系统采集到的道路数据，经过偏心改正后，根据道路线形识别算法，计算道路线形参数。首先利用随机Hough变换，把直线数据、圆曲线数据和缓和曲线数据大致分离出来，再对各数据组进行平差，然后重新组合，得出最终的根据线形而分的数据组，再进行平差，计算出各线形单元线形参数，完成道路线形识别。　　 3、本文的平差方法主要采用最小二乘法、最小二乘和总体最小二乘混合法、选权迭代法、基于LS—TLS的选权迭代法。本文研究了上述四种方法如何对分组数据进行平差，并通过实例对平差效果进行了分析。特别推导了最小二乘和总体最小二乘混合法和基于LS—TLS的选权迭代法，提出了一般的解算方法并进行了精度评定。经过实验证明，从含有随机误差和粗差的道路数据中求线形参数，计算道路设施坐标，在四种方法中采用基于LS—TLS的选权迭代法是最优的。　　 4、在完成道路线形识别工作后，道路线形参数并不一定是连续平滑的，因此需要对道路线形参数进行整体平差。道路线形参数整体平差的基本思想是根据道路线形的特点和要求，列立条件方程式，来满足三个约束条件：道路起点、终点的方位角、纵横坐标控制条件，道路中途地物对道路的限制约束条件，道路线形曲率的连续性条件。最后通过实例验证，采用带有未知数的条件平差，对道路线形参数进行整体平差计算，得出了最优化的结果，不仅可以用于道路线形识别，而且可以很好的应用于道路平面线形设计，提高设计质量。　　 5、研究了车载道路信息采集系统在数字城市建设，尤其是数字城管系统中的应用。分析了数字城管的技术特征，根据数字城管系统建设的标准，构建了数字城管系统的硬件和软件体系结构和业务流程，设计并建立了城市部件数据库。着重研究了在部件库的建立与更新中车载道路信息采集系统的应用，提出了切实可行的数据采集和处理方案，实现了车载道路信息采集系统与数字城管系统的对接，为解决部件数据库建设的海量数据量、现势性强的问题提供了有效的途径。
作者：	康传利
专业：	地图制图学与地理信息工程
导师：	姚连璧
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学土木工程学院
学位年度：	2009
正文语种：	中文