基于双向近景摄影测量检测轨道平顺度的计算模型

为改进高速铁路轨道几何平顺性精调的测量精度与效率,本文提出一种基于双向近景摄影测量检测轨道几何状态的方法,通过从铁路正、反向里程对轨道进行双向摄影,以轨道控制网CPⅢ作为像控点,采用严密的光束法区域网平差理论,对轨道双向摄影图像进行联合平差处理,探索出近景摄影测量检测轨道中线偏差和轨面高程的计算模型与精度评估方法。仿真试验结果双向摄影相对于单向摄影的横向与高程精度分别提高85%和42%。现场轨道试验段计算结果表明,双向近景摄影测量检测轨道的横向偏差测量精度为2.4mm,轨面高程精度为1.7mm,满足规范要求的轨道中线偏差与轨面高程测量精度指标,可为高速铁路轨道静态几何状态测量提供一种高效检测技术。     

多基线数字近景摄影测量技术在铁路勘测中的应用研究

多基线数字近景摄影测量技术打破传统摄影测量单基线原理,采用多基线巧妙地解决了交会角、匹配、精度这三者间在传统数字近景摄影测量中不可相容的矛盾,同时将空中三角测量及平差首次引入了近景系统。本课题按照多基线数字近景摄影测量系统的基本作业流程,研究其在太行山2号隧道出口进行1：500工点地形图的测绘应用,并对实验成果进行了数据比对和精度分析,研究了该技术在铁路勘测中的应用范围。     

高速铁路轨道几何状态的车载摄影快速检测方法与试验

为实现高速铁路轨道静态几何平顺性的快速检测与准确评估,本文提出基于车载近景摄影采集轨道数字图像以检测轨道线形的方法。采用轨面移动平台搭载数码相机采集连续高分辨率数字影像,以轨道板和轨道面稀疏布设的像控点作为约束条件,使用近景摄影测量空间解析几何模型,平差解算轨道测点三维坐标。仿真计算结果表明:车载近景摄影测量轨道平面坐标的精度为0.2mm,高程精度为0.3mm;在杭甬客运专线无砟轨道上的现场试验结果表明,车载摄影沿轨向测量的绝对坐标精度为0.6mm、垂直于轨向的精度为0.8mm,沿轨向的相对精度为0.2mm、垂直于轨向的相对精度为0.7mm,验证了车载摄影测量方法用于轨道静态几何参数检测的可靠性与高精度潜力。     

铁路工点地形近景摄影测量系统的误差改进研究

介绍铁三院自主研制的铁路工点近景摄影测量系统,该系统采用无控制点支持的近景摄影测量方法对铁路工点(隧道洞口)进行近景摄影测量,获取工点的等高线图和数字模型。针对该近景摄影测量数据获取的方式,分析原始数据获取的误差来源,并在此基础上进行平差算法和平差程序的研发,最终获取高精度的立体像对定向元素。     

基线选取对铁路工程平面控制网平差的影响研究

铁路工程平面控制网是典型的带状网,一般采用卫星定位方法建立。《铁路工程卫星定位测量规范》要求以所有独立基线构成控制网进行平差,而《高速铁路工程测量规范》中要求利用构成同步观测环的基线边参加CPI构网平差,以增强CPI控制网的图形强度,两规范中的说法有明显的矛盾。以某铁路CPI控制网为例,对独立基线构网与加入同步观测环的基线边构网进行平差对比分析,结果表明两种方法的平差坐标成果差异不大,均满足工程需要,但平差后精度评定有所差异,加入同步环的基线边构网平差结果精度为独立基线构网的1.4倍,独立基线构网精度评定更为客观真实。     

铁路轨道近景影像特征的自动识别与无缝拼接方法

近景摄影测量技术在高速铁路轨道几何状态检测中具有较大的应用潜力,而轨道数字影像的准确匹配是图像定向建模的关键环节。本文针对高速铁路轨道近景影像纹理特征差异小且灰度变化不显著的问题,提出采用ORB算法对轨道近景影像进行特征点检测,以最近邻距离与次近邻距离的比值及RANSAC方法完成同名点的匹配,并以匹配的同名点为基础进行相邻影像的拼接。通过在杭甬客运专线上采集的无砟轨道近景影像进行试验,并与常规的SURF算法进行对比分析,结果表明,ORB算法在影像灰度信息高相似性的情况下,能够检测到足够数量且分布均匀的同名点,图像拼接的结果没有缝隙,算法的性能和效率均优于SURF算法,可为近景摄影测量检测高速铁路轨道几何平顺性提供重要的图像技术支撑。     

高速铁路轨道车载近景影像的精确匹配与建模

研究目的:为改善高速铁路轨道几何状态检测的速度和效率,引入近景摄影测量技术检测轨道几何平顺性,而轨道影像的准确匹配是图像定向建模的重要技术环节。针对高速铁路轨道近景影像的图像特征相对较少、影像色彩信息较为单一、图像灰度数值具有较高的相似性、轨道边缘匹配较为困难,本文提出一种车载近景影像轨道边缘提取与精确匹配的算法,在分析轨道影像特征及其变化规律的基础上,获得轨道影像同名点之间的坐标几何映射模型,实现轨道影像的准确匹配。研究结论:(1)轨道边缘同名点垂轨向坐标呈三次函数模型关系,沿轨向坐标呈线性模型关系,通过建立同名点坐标的映射转换模型,可实现同名点的自动准确匹配;(2)边缘匹配算法通过试验影像计算出一个像对的转换模型后,可以应用于相同拍摄条件下的其余所有轨道影像;(3)试验结果表明,本文提出的轨道图像匹配算法具有较高的精度潜力,可改善高速铁路轨道影像在灰度信息高相似性时匹配困难的问题,为近景摄影测量检测高速铁路轨道几何平顺性提供重要的技术支持。     

近景摄影测量技术应用的回顾

本文详细介绍了利用近景摄影测量技术进行测绘的基本原理、作业流程和技术方法,以及近景摄影测量系统的进展和近景摄影测量技术应用的回顾.     

轨道基准网高程测量及其数据处理方法的探讨

本文首先介绍了轨道基准网(GRN)之高程网测量的方法及其德国的平差计算方法,然后介绍了基于间接平差的GRN之高程网平差计算的新方法.通过分析两种不同平差计算方法的计算流程与结果差异,证明本文提出的采用间接平差法进行GRN高程网平差计算的结果,与德国方法平差计算的结果是一致的,因此本文提出的新方法是正确、可行的.由于新方法平差计算过程严谨,而且还可探测粗差和进行精度评定,因此我国高速铁路GRN之高程网的平差计算,应该推广使用本文介绍的新方法.     

高速铁路轨道基准网平面网构网测量及严密平差方法研究

介绍了高速铁路轨道基准网平面网所采用的德国测量及其相应的数据处理方法,并指出了其存在的不足之处;在此基础上,提出了测量效率更高、平差过程严谨、能够进行精度评定的构网法测量及其严密平差方法;对提出的新方法进行了相邻点相对点位精度估算,并且在模拟轨道基准网上分别对2种方法进行了对比观测实验.理论研究和对比分析后认为构网法可以用于轨道基准网平面网的测量及其严密平差计算,而且具有多方面优势,可供有关部门参照和使用.     

跨坐式单轨交通轨道梁定位测量及线形检测方法探讨

为了提高跨坐式单轨交通轨道梁安装定位精度,提升轨道梁线形平顺性,提出一种基于轨道梁基础控制网的轨道梁定位测量及线形检测的新方法。介绍了该方法下的轨道梁基础控制网点位设置、测量方法和精度指标分析,以及轨道梁线形检测断面设置、检测点测量、检测数据处理及线形分析的方法。给出了轨道梁定位测量时全站仪的定向方法及精度指标;研发了精密测量基座。实际案例表明,轨道梁基础控制网相对点位精度为±1.5 mm,轨道梁平面定位精度为±3 mm,高程定位精度为±2 mm,验证了该作业方法的可行性,定位安装后的轨道梁符合相关规范的验收要求。     

近影摄影测量精度估相对点位方差——协方差公式

本文推导出了近影摄影测量的正直，交向，等偏摄影的相对点位方差－－协方差公式，这些公式对以测定目标物的形状和大小为目的近景摄影测量具有实际意义。     

特长隧道洞外GPS平面控制测量数据处理模式与方法研究

隧道洞外GPS控制网作为洞内控制测量和后续施工放样的起算基准,其数据处理模式与方法在确保隧道工程质量上至关重要。针对特长隧道洞外GPS平面控制测量数据处理环节所存在的一些问题,对特长隧道洞外GPS平面控制测量数据处理模式与方法进行研究,在此基础上对基线解算软件选择、基线解算和网平差处置策略、投影变形控制方法、一点一方向建立隧道坐标系、横向贯通误差计算以及框架基准统一与转换等方面提出一些原则和方法,总结归纳并形成一套完整的长大隧道洞外GPS平面控制测量数据处理体系,不仅提高了基线解算与网平差的可靠性和精度,也解决了隧道洞外GPS控制网框架基准的统一问题,该研究可为类似大型线状工程的GPS控制测量数据处理提供借鉴。     

陀螺仪轨迹法测量轨道平顺性替代方案的探索

指出在轨道平顺性测量中轨道检查仪关键器件陀螺仪存在的局限性,通过理论验证,提出一种新的替代方法,即采用传统的长度测量传感器对转角进行测量。通过理论推导,给出新方法的测角数学模型,同时分析了不同基本弦长下其应用的相关问题,以拓展解决此类问题的思路。     

基于VirtuoZo的普通数码影像处理

介绍了数字摄影测量系统(V irtuoZo)处理普通数码影像的作业方法和可行性。试验表明,利用V irtuoZo对经过构像畸变差校正过的普通数码影像的处理可满足普通近景摄影测量的精度要求。     

用垂线相对控制测相对高程的近景摄影测量方法

本文提出了一个测相对高程的近景摄影测量方法，不需要任何控制点，仅利用垂线作相对控制，就可完成像对的相对定向并解求出各测点的相对高程，最后通过实验验证了这一方法的可行性。     

龙厦铁路轨道工程精密控制测量技术的应用

结合龙厦铁路工程有碴轨道和无碴轨道精密控制测量,对有碴轨道和无碴轨道的精密控制测量混合网平差方法进行了初步的分析和研究,满足相应的技术要求,成果正确、可靠,能更好的指导施工.     

轨道精测与精调自由设站测量算法研究

自由设站测量是铁路工程测量中一项非常重要的工作，目前轨道施工测量及其平顺性检测几乎都使用Leica智能型全站仪的自由设站测量功能完成，但其具体算法还不得而知。鉴于这种情况，提出并推导基于平面坐标转换的自由设站测量平差算法及其相应的精度评定方法，然后通过3次自由设站测量实验验证了智能型全站仪内置自由设站测量平差算法为本文推导的基于三参数坐标转换的自由设站测量平差算法。基于上述算法开发自由设站测量及其数据处理软件，经验证具有较好的数据交互性，能够提高自由设站测量工作的效率，对指导轨道施工测量及其平顺性检测具有一定实际意义。     

高速铁路免置平车载全站仪CPⅢ自动照准测量方法研究

在车载全站仪免置平设站中,考虑全站仪测量精度和CPⅢ控制网的相对精度,通常需要进行多余观测以提高设站精度,但其依靠人工照准和观测的方式,测量效率低,操作体验差,难以满足高速铁路无砟轨道测量在效率和适应性方面的要求。基于车载全站仪位置姿态模型,提出一种免置平车载全站仪CPⅢ自动照准测量方法。计算机仿真结果表明,通常情况下,该方法能确保全站仪在免置平设站过程中正确锁定和照准目标棱镜;当线路偏差较大时,个别目标的正确锁定存在挑战,通过程序法或补偿法进行处理,可保证设站自动化的顺利进行。线路试验表明,基于免置平自动设站CPⅢ自动照准方法,设站测量效率提高1倍,综合测量效率提高50%,用户评价和体验得到改善。     

基于单一北斗二代系统的高速铁路CP0框架控制网基线解算和精度分析

目前，我国铁路CP0框架控制网基于GPS系统来构建，随着我国北斗系统的逐步完善，铁路行业亟需摆脱对GPS系统的依赖。在杭衢高铁进行北斗和GPS静态数据测量实验，在GAMIT内输入同时段的IGS和MGEX在亚太地区5个测站的数据，分别处理单一GPS和单一北斗的CP0基线，以标准化均方根误差和基线解算偏差作为指标来对比分析两者的基线解算精度，然后对解算得到的基线进行平差计算。研究表明：选择我国经纬度范围内3～4个MGEX站参与单一北斗二代系统的基线解算和平差起算，能够满足高速铁路测量规范对于铁路CP0框架控制网三维无约束平差最弱边相对中误差小于1/2 000 000,三维约束平差最弱边相对中误差小于1/250 000的精度要求；单一北斗二代系统能够独立应用于构建铁路CP0框架控制网，摆脱我国铁路系统在该领域长期对GPS系统的依赖。