道路纵横断面测量的高效方法来了！
道路纵横断面测量是工程施工、道路设计等项目中必不可少的环节。随着测量技术的进步，道路纵横断面测量精度越高，效率越快，这意味着项目工程质量和成本管控越有保障。因此，能够穿透植被，快速、准确、安全地获取道路纵横断面的机载激光雷达技术，成为项目单位优先应用的技术手段。
项目背景
此次道路纵横断面测量项目位于安徽省境内，需要对一段4.8公里长、4米宽的一条防汛大堤，按照设计断面图进行纵横断面测量，且高程精度要求中误差10厘米以内。
痛点分析
道路纵横断面测量通常使用全站仪、rtk、水准仪等传统测量方式，这些传统测量方式都是单点接触式测量，工作效率较低，加上天气炎热，白天作业时间短，因此采用传统测量方式需要花费5天作业时间，难以达到业主高效完成测量的需求。同时，本项目测区位于江水旁边，测区内有植被覆盖，测量人员实地采集有困难，而且覆盖区域有不明水面，使得传统测量方式难以保障测量人员安全。
实施方案
根据测区实际情况，客户采用机载激光雷达技术进行断面测量，使用硬件为智喙pm-1500机载激光测量系统+long150六旋翼无人机，同时配备了中海达rtk、地面工作站、安徽省cors账号各一个，以及电池若干组。
项目使用的智喙pm-1500机载激光测量系统拥有1500m超远测距能力，通过搭载在无人机平台，可以无惧测区地物高落差，在实现大面积快速作业的同时，保障了测量人员的安全。此外，智喙pm-1500机载激光测量系统拥有最高4次回波，可以穿透植被反馈地表信息，解决了测区被植被覆盖的地表信息测量难题。
作业流程
1
外业数据采集
根据测区的地形起伏，该环节按航线规划、飞行前准备、飞行过程、回收过程等步骤依次推进，对防汛大堤进行测量。作业人员操控long150六旋翼无人机搭载智喙pm-1500机载激光测量系统用一个架次，耗时30分钟完成了外业数据采集的工作，获得了防汛大堤高精度激光雷达点云和高分辨率影像数据。
2
内业数据处理
①激光点云数据预处理使用中海达数据融合软件对激光点云进行数据解算，流程如下。 1）原始数据下载到本地。通过网线将飞机上的激光原始数据和gnss卫星数据以及基准站gnss卫星数据下载到本地计算机上。
2）基站gnss数据、流动站gnss数据和惯导imu数据进行联合结算。通过飞机上卫星的gnss数据、imu惯导数据和基准站gnss数据进行联合解算得到高精度位置信息和高精度姿态信息。
▲联合结算结果 3）解算点云数据。通过高精度位置、高精度姿态和原始未处理点云联合解算出拥有绝对投影坐标的点云数据。
▲左右滑动查看解算后点云数据成果 4）航线导入，检查点云质量。通过检查，激光点云成功穿透了植被，有效测量地面信息，且平面密度在200点每平方米。
▲点云密度图
▲点云成果图
②点云分类点云通过算法进行地面点云分类处理，其中地面点空洞地区为房屋，然后建立数字高程模型。
▲部分地面点云通过高程渲染浏览
▲部分地面点云建立的数字高程模型
③生成纵横断面图
在生成纵横断面图之前，需要通过已知道路中心线和桩号调整路线前进方向，以及拾取中桩位置坐标。之后，使用道路中线dwg格式文件，dem数字高程模型tif32位，中桩坐标位置导入到道路dem横纵断面自动提取程序。在程序参数设置中，起始累距为起点的桩号；边线偏距为以中桩点位置左偏，右偏各70米。最后，纵横断面图文件通过纬地道路软件进行自动化矢量图出图。
▲左右滑动查看纵横断面矢量化图形
成果展示
通过terrasolid软件将dxf图形和地面分类点云放在同一平台显示，并通过软件命令将矢量图形附和在点云类的数字高程模型上，得到了整段道路的纵横断面成果图，且高程精度优于10厘米，满足项目精度要求。纵横断面测量成果得到了客户的认可，肯定机载激光雷达技术在工作效率和人员安全保障方面比传统测量方式更有优势。
▲左右滑动查看纵横断面成果图
项目总结
此次项目展现了机载激光雷达技术在开展道路纵横断面测量时，拥有效率高、精度高、安全性高的优势。
效率高方面，利用智喙pm-1500机载激光测量系统，原本外业数据采集用传统测量方式作业需要用时5天，缩减至30分钟，且一天内输出成果，作业效率提升5倍以上。同时，机载激光雷达技术将大部分工作转移到了室内，极大地缩短了项目工期。
精度高方面，本项目通过利用地面点云数据绘制道路纵横断面，并将智喙pm-1500机载激光测量系统测的高程点与rtk测量点进行比对，发现点云数据的精度完全可以满足道路纵横断面的测量精度要求。
安全性高方面，通过long150六旋翼无人机搭载智喙pm-1500机载激光测量系统可以获取测量人员难以达到区域的地形数据，降低了野外作业风险，保障了测量人员安全。
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痛点分析
道路纵横断面测量通常使用全站仪、rtk、水准仪等传统测量方式，这些传统测量方式都是单点接触式测量，工作效率较低，加上天气炎热，白天作业时间短，因此采用传统测量方式需要花费5天作业时间，难以达到业主高效完成测量的需求。同时，本项目测区位于江水旁边，测区内有植被覆盖，测量人员实地采集有困难，而且覆盖区域有不明水面，使得传统测量方式难以保障测量人员安全。
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项目使用的智喙pm-1500机载激光测量系统拥有1500m超远测距能力，通过搭载在无人机平台，可以无惧测区地物高落差，在实现大面积快速作业的同时，保障了测量人员的安全。此外，智喙pm-1500机载激光测量系统拥有最高4次回波，可以穿透植被反馈地表信息，解决了测区被植被覆盖的地表信息测量难题。
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1
外业数据采集
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内业数据处理
①激光点云数据预处理使用中海达数据融合软件对激光点云进行数据解算，流程如下。 1）原始数据下载到本地。通过网线将飞机上的激光原始数据和gnss卫星数据以及基准站gnss卫星数据下载到本地计算机上。
2）基站gnss数据、流动站gnss数据和惯导imu数据进行联合结算。通过飞机上卫星的gnss数据、imu惯导数据和基准站gnss数据进行联合解算得到高精度位置信息和高精度姿态信息。
▲联合结算结果 3）解算点云数据。通过高精度位置、高精度姿态和原始未处理点云联合解算出拥有绝对投影坐标的点云数据。
▲左右滑动查看解算后点云数据成果 4）航线导入，检查点云质量。通过检查，激光点云成功穿透了植被，有效测量地面信息，且平面密度在200点每平方米。
▲点云密度图
▲点云成果图
②点云分类点云通过算法进行地面点云分类处理，其中地面点空洞地区为房屋，然后建立数字高程模型。
▲部分地面点云通过高程渲染浏览
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③生成纵横断面图
在生成纵横断面图之前，需要通过已知道路中心线和桩号调整路线前进方向，以及拾取中桩位置坐标。之后，使用道路中线dwg格式文件，dem数字高程模型tif32位，中桩坐标位置导入到道路dem横纵断面自动提取程序。在程序参数设置中，起始累距为起点的桩号；边线偏距为以中桩点位置左偏，右偏各70米。最后，纵横断面图文件通过纬地道路软件进行自动化矢量图出图。
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