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城市道路竣工测绘中车载移动测量技术的应用
摘要：城市道路竣工测绘是城市规划和自然资源部门对城市道路建设管理的重要技术依据，也是核实建设项目规划及用地指标的主要参考资料。针对城市道路竣工测绘面临的问题，本文提出基于车载移动测量技术进行城市道路竣工测绘，对比分析其优点，对其作业流程进行完善设计，并通过传统测绘手段进行精度检测。结果表明:利用车载移动测量技术生产出的DLG线划图平面位置中误差为3.85cm，高程中误差为1.31cm，可满足1∶500地形图测绘的要求，其进行城市道路竣工测绘尤其是复杂城市道路竣工测绘是可行且高效的。
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随着计算机计算分析能力的提升，以及GNSS实时定位、INS惯性导航、激光扫描及CCD成像等传感器技术的发展与成熟，如何更高效地获取高分辨率地球三维空间信息成为测绘技术人员研究的方向[2,7]。同时，传统测绘手段由于效率低、强度大、投入高、作业人员存在安全风险[3]，已经无法满足国家重大工程与城市大规模开发建设的需求。车载移动测量技术的发展，使人们从传统的人工单点数据获取变为连续自动数据获取，使数据获取的自动化、智能化成为可能，并且凭借其高精度、高效率、高分辨率、可进行连续、实时、动态、全天候测量等优点[1]，正逐渐成为引领工程测量行业变革发展的新兴技术之一。
目前，车载移动测量技术的应用领域及可行性应用研究已成为测绘及相关专业的研究热点。国内外研究人员对车载移动测量技术在1∶1000、1∶2000等大比例地形图测绘和质检[1]、建筑物立面建模[2,5]、市政管网普查[11]、铁路线路测量[13]、高速公路勘测设计与维护、城市部件普查[6]、城市高架路竣工测绘等领域可行性应用及成果精度情况进行了深入的研究。但对于城市道路竣工测绘，尤其是复杂城市道路竣工测绘的可行性应用鲜有研究。
本文以成都市中环路某路段为实验道路，进行基于车载移动测量技术的城市道路竣工测绘，并进行1∶500地形图等竣工测绘成果生产。该路段位于成都市中心城区，拥有常规道路竣工测绘的地形、地貌、地物信息，同时含有城市高架快速路及其引道、桥墩、高架桥桥底不规整绿化等地物地貌信息。本文以徕卡公司移动激光扫描系统Pegasus:Two为数据采集工具，采用南方数码公司iData＿3D三维绘图软件，进行城市道路竣工测绘成果的生产，并利用传统测绘手段对其进行精度比较分析，以验证车载移动测量技术应用的可行性和可靠性。
1、基于车载移动测量技术城市道路竣工测绘数据获取与处理
车载移动测量技术作业流程如图1所示。
1.1 车载移动扫描数据外业采集
车载移动扫描外业作业前，首先进行测区踏勘和资料收集，对作业方案合理规划[3]。扫描车辆进入测区前，首先需完成POS系统的初始化及IMU与GNSS的校准。数据采集时，装载仪器车辆尽量匀速行驶，避免长时间停车，车辆应尽量在道路中心行驶，远离作业区域两旁高大树木及建构筑物[8,9];避免与大型车辆并行，如遇并行车辆，尽量超车或者避让，防止激光扫描仪器被遮挡;行驶过程中，严禁倒车。数据采集完毕后，需前往开阔地带，停车进行数分钟GNSS静态测量以保证POS数据的精度。
1.2 车载移动扫描数据预处理
外业扫描数据采集完成后，应及时对POS轨迹数据进行解算，解算数据包括GNSS卫星数据及IMU惯导数据。轨迹解算完成后，利用数据处理软件AutoP进行扫描数据全自动化处理，生成影像及点云数据，并为点云着色，着色后的真彩色点云数据如图2所示。
1.3 DLG线划图的生产与编辑
将处理得到的点云及影像数据导入南方数码公司开发的iData＿3D三维测图软件中，即可进行特征点、特征线的提取，提取的点、线、面按照国家规范要求被赋予特定的编码、样式、图层，以及相应的位置和属性信息。完成DLG线划图生产后，进行图面整饰检查后，便可将生成的DLG线划图导出为CAD的格式，从而直接在CASS中进行成果展示。
2、成果精度分析
为验证基于车载移动测量技术城市道路竣工测绘成果的精度，本任务采用徕卡TS06ultra-2"全站仪外业采集检测数据并对点云和DLG线划图对应同名特征点进行精度检核，以分析车载移动测量技术在城市道路竣工测绘精度情况及技术路线的可行性。
为保证全站仪所用图根控制点的精度，首先利用全站仪对TrimbleR8GNSS接收机采集的RTK图根测量成果(高程经过似大地水准面精化)进行边长、角度、高差检核。经检核，所选用的RTK图根控制点相对精度均满足相应规范要求。
本任务外业共采集各类平面、高程有效检测点各100个，检测点平面位置和高程较差分布散点图如图3、图4所示。其中:检测点X坐标最大较差值9.9cm,Y坐标最大较差值8.1cm，平面位置最大较差值9.9cm，高程最大较差绝对值2.7cm，各项较差最小值均为0cm。
根据《测绘成果质量检查与验收》(GB/T24356—2009)规定，检测数据中误差按下式进行计算:公式1。
式中:M为成果中误差，n为检测点总数，Δi为较差。
经计算，本任务X坐标、Y坐标、平面位置、高程成果中误差分别为2.97cm、2.45cm、3.85cm、1.31cm，均优于《城市测量规范》(CJJ/T8—2011)平面位置5cm(X、Y坐标分量3.54cm)和高程4cm允许中误差的要求。X坐标、Y坐标、平面位置及高程较差分布统计分别见表1至表4。
3、结束语
任务检测结果表明，基于车载移动测量技术进行城市道路竣工测绘精度可达到1∶500测图精度要求，可满足城市道路竣工测绘的精度要求，技术方案是可行且高效的。
相对于常规测绘手段，采用车载移动测量技术进行城市道路竣工测绘有以下优点:
1) 外业数据采集时间大幅度降低:整个测量路段如使用传统测绘手段，3人作业班组外业需8h，而使用车载移动测量技术，外业仅需要求0.5h便可完成，车载移动测量无法扫描到或扫描数据缺失较严重的地方，用传统测绘手段进行外业补测，外业总耗时也不超过2h，节省了75%的外业时间。
2) 外业作业更加安全:大中城市中心城区道路尤其是主干路车流量较大且车速较快，给使用传统测绘手段的作业人员带来了较大的安全隐患。
3) 可全天候作业:对于工期紧任务重的道路竣工规划测绘项目，车载移动测量技术夜间仍可进行测量作业，这是传统测绘手段无法比拟的。
4) 点云数据精度高:车载移动测量技术极大地减少了不同作业熟练程度人员的人为误差和粗差[10]，使整个项目相对误差精度得到明显提高。
5) 点云、影像信息丰富:车载移动测量技术不仅包含了道路竣工测绘DLG线划图所需的信息，更多的含有其他传统测绘手段不具有的信息，为三维模型、街景地图开发利用提供了丰富的矢量和属性信息数据。
参考文献：
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刘志勇,罗国康,刘晓华.基于车载移动测量技术的城市道路竣工测绘的应用研究[J].测绘与空间地理信息,2021(03):204-206+209.
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2021-12-15我要评论
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2021-03-20
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