基于无人机视频的带状区域快速地形图测绘

近年来,无人机倾斜摄影测量技术在铁路、公路等带状区域地形图测绘工作中得到广泛应用,但仍存在航线冗余外扩、采集时间长、工作量大等问题,为进一步提高作业效率,满足突发应急事件下快速地形数据采集需求,提出一种基于无人机视频快速采集及成图方法,通过研究航飞速度、高度和相机参数与影像覆盖地面真实宽度之间的关系,给出视频均分帧处理及重建生成数字正射图和高程模型策略。通过选取典型长距离带状区域进行实验,按照提出的方法与技术流程,外业采集效率提高46%,并可达到1∶2 000测图精度要求,有效提高无人机测量技术在铁路勘察中的深度与广度。     

带状区域无人机航测像控点布测方法研究

针对铁路、公路地形图带状测绘的特点和精度要求,选择某长江大桥桥址区为试验测区,进行无人机航测大比例带状地形图像控点布设方法试验研究,提出一种适用于带状区域大比例(1∶500~1∶2 000)地形图测绘的"平行于线路中线多排均匀布控法"。试验结果显示,当控制点旁向间距不大于500 m、航向间距不大于1 000 m时,空三加密点的平面、高程精度可达到1∶500数字测图的精度标准。外业实测精度检测结果显示:试验测区数字地图的平面和高程精度可达到现行国家和行业相关规范中1∶1 000比例地形图的精度标准。     

免像控无人机高清倾斜摄影三维建模精度分析

对于大落差山区,常规无人机倾斜摄影测量往往难以顾及山脚等重点关注区域,为达到测图精度并将模型转换为工程所需坐标系,通常需要布设大量可靠的外业像控点,然而,在地灾体上人工布设测量像控点的难度极大。结合西南山区某铁路山体滑坡抢险项目的内外业工作,利用Phantom4 RTK无人机在不同航高、不同角度进行免像控模拟倾斜摄影,通过航线优化设计及对曝光点进行坐标转换,完成重点关注区域的高精度模型三维重建。研究表明,相较于传统无人机倾斜摄影,新方法可减少1/3的内外业工作,精度可达到1∶1 000比例的三维模型精度要求。     

无人机航测大比例带状地形图试验研究

针对桥梁工程勘测设计的特点和实际需求,选定武汉杨泗港大桥桥址区域为试验测区,开展无人机航测大比例带状地形图的试验研究。试验结果表明,采用合理的像控点布测方案、自标定空三模型和多片前方交会测图等技术,可以有效提高测图精度及效率,降低生产成本。经野外实测检查和精度统计分析后得出:试验测区数字地图的精度满足《铁路工程测量规范》中城镇平原地区1∶500比例地形测绘的精度要求。     

IKONOS-2立体像对的纠正精度分析

利用卫星影像进行数字测绘是目前测绘的发展方向之一。简要介绍了IKONOS遥感卫星系统及其立体影像数据的特点;阐述了利用JX4C和野外实测的控制点对立体影像进行几何纠正的关键技术;将纠正后的坐标与实测坐标进行了统计分析。实验结果表明,地面控制点的数量和分布对几何纠正精度有较大影响,利用IKONOS立体影像进行山岭重丘的精确定位技术上可行。     

IKON09-2立体像对的纠正精度分析

利用卫星影像进行数字测绘是目前测绘的发展方向之一.简要介绍了IKONOS遥感卫星系统及其立体影像数据的特点;阐述了利用JX4C和野外实测的控制点对立体影像进行几何纠正的关键技术;将纠正后的坐标与实测坐标进行了统计分析.实验结果表明,地面控制点的数量和分布对几何纠正精度有较大影响,利用IKONOS立体影像进行山岭重丘的精确定位技术上可行.     

“无人机+激光雷达”在集通线复测中的应用

传统既有线复测主要采用上线作业方式,利用水准测量或GNSS-RTK技术进行中平和平面测绘,效率较低且存在安全隐患。针对集宁至通辽铁路(集通线)复测任务,提出一种基于"无人机+激光雷达"的铁路既有线测量方法,通过低航高的激光雷达获取高密度既有线点云,经轨迹解算、航带平差、坐标转换后,再采用特殊地面控制标靶对其进行点云精度改化,最终获取了既有线三维中线坐标。为验证精度,选取10 km的既有线点云数据与实测点进行对比,结果显示,该方法获取的三维中线坐标的平面、高程精度分别达到3 cm和3.4 cm,可以满足一般既有线复测的需要。     

基于多旋翼无人机航测的工程结构三维建模质量影响因素研究

多旋翼无人机在高铁建设领域的应用前景广泛,但目前无人机航测三维建模时建模质量的控制参数敏感性尚不明确,该问题对于响应高铁工程建设领域的高精度要求尤为重要。基于此问题,针对无人机航测过程中航高、重合度、环境光照3个主要控制因素,探究影响工程结构三维建模质量的图像数据获取的主要参数问题。通过对一例挡墙式边坡结构的三维建模进行系列正交试验,结果表明多旋翼无人机进行工程结构三维建模过程中,模型质量对无人机影像采集时环境光照条件、飞行高度的影响敏感,而对高重合度不敏感。     

坐标系转换法在线路逐桩坐标计算中的应用

利用Excel电子表格的函数功能进行线路中线逐桩坐标的计算不仅快速精确,而且使用设计方便、灵活直观。本文利用坐标系转换法进行了线路逐桩坐标的计算,通过对平面坐标系的平移和旋转,将线路中桩的坐标转换为测量坐标系下的坐标,从而可以很方便地利用测量控制点进行坐标的放样。     

机载激光雷达技术(LiDAR)在航测中的应用实践

LiDAR是一种安装在飞机上的机载激光探测和测距系统,通过量测地面物体的三维坐标,生成LiDAR数据影像。LiDAR数据经过相关软件数据处理后,可以生成高精度的数字地面模型DEM、等高线图及正射影像图。机载激光雷达技术的商业化应用,使航测制图如生成DEM、等高线、地物要素、断面图的自动提取更加便捷,其地面数据通过软件处理很容易合并到各种数字图中。     

非整平自由设站在轨道快速测量中的应用

为实现轨道的快速测量,基于罗德里格矩阵及轨道控制网(CPⅢ)建立智能型全站仪非整平自由设站的数学模型,给出了站心三维坐标及其精度评定的计算公式。在运营无砟轨道线路的直线、缓和曲线、左偏圆曲线、右偏圆曲线、竖曲线、上坡段、下坡段等不同测试环境下开展试验,通过对获取的124站非整平自由设站数据的解算,得到站心三维坐标和每个坐标分量的中误差以及CPⅢ控制点的坐标残差。数据分析结果表明:该方法能够适用于各种倾斜状态下非整平自由设站的测量数据解算,解算过程快速、稳定;99%以上的CPⅢ控制点坐标分量的残差小于2 mm,并可基于残差进行控制点稳定性分析;站心三维坐标分量的中误差均小于0.7 mm,能够满足高精度轨道测量的应用要求。     

结合无人机和地面三维激光扫描技术获取高精度DEM及DOM

无人机航摄技术能够快速便捷获得小范围平面精度较高的DOM,但DEM高程精度较差;而地面三维激光扫描技术能够获取高精度DEM数据,但受视场角的限制,容易出现盲区和漏洞,且其制作DOM的难度大,效果不好。结合这两种技术来制作高精度DEM及DOM,通过对某山区的实验,表明采用这两种技术能够快速获取小范围高精度DEM和DOM。     

铁路工程设计BIM技术的差异化与解决方案

研究目的:单体建筑的BIM技术及其应用已趋于成熟,但铁路工程BIM技术的开发与应用整体上尚处于起步和探索阶段。目前业主的需求越来越迫切和广泛,铁路工程设计BIM技术的开发与应用已迫在眉睫。通过建立基于BIM技术带状的铁路工程真实场景模型协同设计平台,实现各专业在同一个全线真实三维场景模型下的协同设计,使工程技术人员对各种工程信息作出正确的理解和高效的应对,从而提高生产效率、节约成本和缩短工期。研究结论:(1)带状大范围工程设计三维真实感场景技术的研究成功,开辟了一个全新的铁路工程设计应用BIM技术途径;(2)利用航空遥感影像数据和地形数据,由计算机生成与现场一致的三维真实场景模型;将各专业的工程三维模型按照里程坐标集成在一个带状连续的三维真实场景中,即可实现铁路工程BIM方式下的协同设计;(3)本文提出的铁路工程设计BIM技术开发与应用的解决方案,对铁道工程设计单位开展BIM工作具有一定的借鉴意义。     

高速公路三维几何建模研究

介绍了利用既有地形图和施工设计图为数据源 ,选择相关软件建立高速公路及沿线地形三维几何模型的流程。并通过实验建立了重庆至合川高速公路某段三维几何模型。实验表明 ,这种建模的效果令人满意 ,是一种快速有效的建模方法 ,特别是对大范围区域更显示其优越性。     

Google Earth卫星地图数据在铁路勘察设计中的应用研究

针对目前铁路勘察设计前期阶段线路方案所采用的小比例尺地图陈旧,新增地面建筑物缺失,对线路走向影响大;数字化程度低,人工获取地面高程数据效率低等问题,提出基于Google Earth平台实现快速下载地图、自动拼接成线路带状图和自动批量提取线路纵、横断面地面高程数据的方法,并采用VC++和Google Earth的COM API函数进行二次开发,介绍该方法的实现原理及算法,结合工程实例分析该方法的可靠性及高效性,为铁路前期研究选线设计提供一种良好的便捷方法。     

城市轨道交通三维城市景观快速建模方法研究

城市景观是轨道交通三维地理环境的重要组成部分。基于Google Earth软件批量获取城市空间坐标数据和数字正射影像图,实现城市三维地形重建。利用CityPlan建模软件快速建立多种样式建筑物模型,通过数据库实现对建筑物模型空间信息的有效管理。采用skyline软件的二次开发技术,将城市三维地形和各种建筑物三维模型统一集成,实现了用于城市轨道交通线路设计的三维城市景观的快速建立。     

基于参数驱动的常泰长江大桥钢桁正向设计思路

常泰长江大桥钢桁梁设计采用参数驱动正向设计思路,包含全桥系统线、节段三维模型和自动生成施工图三大部分。全桥系统线即是钢桁梁骨架线,节段模型控制点定位于系统线,并采用控制点移动的方式更新节段内各杆件的位置参数、制造长度参数、倾角参数;节段三维模型的建立考虑常泰长江大桥钢桁特点提出相应建模思路;对三维几何模型进行投影、剖切获取平面施工图,施工图中标注尺寸与几何参数链接,可实现自动更新。对设计参数采用分类管理并存在关联,使参数管理系统化,应用VBA开发功能提高参数调用效率。应用此正向设计思路,实现了钢桁梁批量出图,提高了数据标注准确率,降低了核图工作量。     

中国资源三号卫星影像制图在铁路勘测设计中的应用研究

针对中国首颗高精度民用立体测绘卫星"资源三号",探讨利用其立体影像进行铁路勘测设计预可研1∶10 000制图的可行性,并通过不同控制点方案,评价其空间定位的几何精度。研究结果表明,"资源三号"立体定位和测图精度可以基本满足铁路勘测设计预可研阶段1∶10 000制图要求,可以作为航摄困难地区铁路勘测设计1∶10 000制图的补充数据源。     

基于OSG的铁路站场三维场景层次细节建模研究

研究目的:BIM建模的重要环节是实现三维可视化模型的创建。在铁路站场的设计工作中,实时生成的三维场景模型可为设计成果提供参照,增加设计的准确性。但站场设备众多且庞杂,如何组织数据,快速生成适应站场设计阶段方案修改要求、调度流畅的实时三维可视化模型是创建三维场景模型的难点。研究结论:(1)提出层次细节三维站场模型构建方法,解决了大数据量模型加载时间长、硬件要求高的问题;(2)提出合理的数据管理结构,创建设计数据独立于建模过程的建模方法;(3)基于本文方法完成站场三维场景平台搭建,可实现站场三维快速建模、动态加载和交互式浏览,显著提高工作效率;(4)该研究成果可广泛应用于公路、隧道、水利等其他工程领域的三维层次细节建模及三维场景管理中。     

“X”型三维曲面构造钢箱结构风撑制造及高空拼装施工关键技术研究

阜阳市向阳路颍河大桥主桥为(47+148+47)m三跨下承式梁拱组合体系钢结构拱桥,为保证主拱圈的横向稳定,在两片主拱圈顶部设置一道"X"型三维曲面构造钢箱结构风撑,采用搭设支架辅以高架龙门吊在离桥面31.5 m高空进行风撑拼装。运用计算机建模,三维测量放样等技术在车间建立胎架整体制造,然后切割成方便汽运的运输节段,将运输节段在施工现场组拼成大块吊装节段,采用起重量75 t高架龙门吊全覆盖拼装施工;利用三维空间坐标系采集每个吊装节段控制点的三维坐标,通过调节砂箱三维坐标控制风撑定位。为保证风撑拼装顺利合龙,先对称拼装四角处节段,后拼装中间合龙节段,合龙节段预留50 mm的收缩量,根据合龙当天气温现场切割合龙段。实践证明,该桥施工采用一系列关键技术有效解决了施工难题,保证了大桥施工安全及工程质量,缩短了工期。