地面移动测量系统的应用情况及发展现状与前景

1、-作者xxxx-日期xxxx地面移动测量系统的应用情况及发展现状与前景【精品文档】论述地面移动测量系统的应用情况及发展现状与前景移动测量技术是当今测绘界最为前沿的技术之一，诞生于20世纪90年代初，集成了全球卫星定位、惯性导航、图像处理、摄影测量、地理信息及集成控制等技术，通过采集空间信息和实景影像，由卫星及惯性定位确定实景影像的位置姿态等测量参数，实现了任意影像上的按需测量1。最初人们利用摄影测量技术集成组合导航技术构建移动测量系统，实现地面移动摄影测量，获取目标地物的影像和空间信息数据。由于地面摄影测量自身的局限性（视距变化大且短，同名点自动匹配困难等），系统所测数据精度较低，数据处理工作

2、量大。激光测距技术出现后，很快在测绘领域展开应用。先后出现了激光测距仪和激光扫描仪。新一代的移动测量系统就是将激光扫描仪、组合导航系统和CCD相机集成实现移动中直接获取目标物绝对坐标和纹理信息等数据的。移动测量的多传感器系统可加载于如航天航空飞行器、陆地交通工具、水上交通工具等多种载体上，形成不同的移动测量系统，满足不同的测量需求。例如，陆基移动测量系统通过车载平台上安装的GPS、INS、CCD等传感器协同运行，沿道路采集周围地物的可量测实景影像数据。在两院院士李德仁先生的推动下，我国从1995年开始对移动测量技术进行研究，由武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室在对多个关键技术展开技术攻关并

3、取得突破后，于1999年完成移动测量系统样机的研制。目前国内在移动测量技术领域的研发实力和技术水平与发达国家相比还存在一定差距。此外，国内某些高等院校和研究机构虽然在此领域有着较为深厚的学术底蕴，但其技术水平仅停留在原型样机的阶段，均未实现产业化，行业发展受到限制。为推动科研成果的转化，立得空间于1999年成立，其前身是武汉立得空间信息技术有限公司，2008年4月更名为立得空间信息技术有限公司，2010年12月，变更为立得空间信息技术股份有限公司（以下简称立得空间），李德仁院士出任公司首席科学家，并开始主导移动测量技术的产业化。经过十余年的努力，立得空间使中国移动测量行业及其相关产业初具规模，

4、是我国移动测量系统的开拓者。立得空间研制生产的路基移动测量系统（Land-basedMMS）包括：第一代车载CCD实景三维采集车系统即LD2000系列、第二代激光三维采集车系统即LD2011型系列全景激光移动测量系统；空基移动测量设备（AirborneMobileMappingDevice）包括LD2011空基移动测量设备。公司现有移动测量系统（MMS）变形车产品包括：流动执法MMS、应急测绘MMS、广告牌测量MMS、简装版公路巡查MMS、公路巡查及裂缝测量MMS、铁路行业MMS、便携式MMS、全景激光MMS，都具有相当成熟的规模。地面移动测量系统是一种基于道路的快速移动测量系统，其原理是在机

5、动车上集成全球定位系统（GPS）、摄影测量系统（CCD）、惯性导航系统（INS）等先进传感器和设备，在车辆高速行进时，快速采集道路及周边地物的空间位置和属性数据，并同步存储于车载计算机中，经专门软件编辑处理，形成各种空间地理信息数据成果，如电子地图、设施数据库、地面移动测量系统在获取目标的地理空间位置的同时，还能够采集地物的实景影像，丰富地理信息数据的内容，从而拓展了地理信息数据的应用领域，因此被广泛应用于军事、测绘、城管、公安、应急、交通、铁路等多个行业2。此外，陆基移动测量系统所获取的实景三维地理信息以实景影像方式直观表达，易于被大众用户所接受与使用。2004年以前，受制于计算机处理技术、

6、存储技术以及网络带宽技术的局限性，陆基移动测量系统在长时间内仅被应用于军事、测绘、交通等专业领域，并且主要用于二维地图的更新，在基于道路的空间地理信息数据建库等方面的市场需求量较小。随着计算机技术、网络技术和移动测量技术的不断发展与完善，在计算机和网络中传输海量空间地理信息成为可能，以影像融合二维地图的实景三维空间地理信息系统应运而生。相对于传统的二维地图，实景三维空间地理信息统表达方式更为直观、信息更加丰富、更易被理解和使用，因此Google、微软、诺基亚等IT巨头为争夺未来网络地理信息的霸主地位，纷纷投入了大量资源用于购买、组装移动测量系统，在全球范围内进行街景影像采集。在国内，相关政策和

7、法规规定境外公司不能独自在中国大陆境内进行地理信息数据采集和发布，因此各种行业及互联网地理信息数据服务必须由中国大陆公司主导完成3。在政策前提下，作为一种最有效的城市空间信息采集系统，立得空间的地面移动测量系统在强大核心技术的支撑下，占据了市场垄断地位。地面移动测量系统的特点1）它是一种动态测量技术。在运动载体上搭载动态定位测量装置，在载体运动过程中完成目标定位测量。2）它是一种动态瞬间获取被测物体大量物理属性信息和几何信息的测量手段。特别适合于测量众多的目标。3）它是一种多传感器集成定位测量和空间信息采集的技术。4）它是一种地面遥感技术，可以非接触测量目标，获取目标的空间位置，同时提取目标的

8、各种属性信息。5）它是一种基于严谨的理论和现代的硬软件，可以提供高精度快速测量的手段，是对传统测绘技术的一种革新，可以提高空间地理信息采集和更新效率，极大地提升测绘保障服务的能力。地面移动测量系统综合了动态定位测量快速和近景摄影测量信息量大的特点，加快了测量数度，从而提高了野外空间数据获取的效率，获取的可量测实景映像是的数据处理灵活多样，可以随时从立体影像数据中获得特定目标的测量定位，改变了以往按照外业，内业工序测量的模式，实现了“一次测量，多次应用”的按需测量模式4。地面移动测量系统的应用1、 基础测绘生产试验2000年6月，黑龙江测绘局采用武汉立得空间信息技术发展有限公司生产的 LD200

9、0-RM（中端产品）型移动道路测量系统完成了“基于移动道路测量系统的数字道路采集生产实验项目”任务，通过比较采用传统城市测量方法和移动道路测量对相同地物测量结果，LD2000-RM 型移动道路测量精度如表1 所示。表1 S测量精度（MM由419个检测点求出）项目标准差绝对测量精度相对测量精度可见，MMS 的平面测量精度可以满足城市规划 1:2000地形图的要求3，同时，使用移动道路测量系统基本上也完全可以满足城市数据库建设项目中有关道路及相关设施的采集与调绘工作，因为重点城市数据库建设项目中，只采集境界、道路、地名、水系和土地利用现状五大类基本要素，所以，矢量采集的大部分工作可以完成。同时，使

10、用移动道路测量系统可以增加更丰富的属性信息以及图像和视频信息，可为重点城市数据库增加沿道路的影像序列数据库，以及重要部门及建筑的影像和视频数据，能更好应用于数字城市的建设；此外，运用MMS 住宅小区、工厂进行快速施测，获取3D数字图像，经三维建模等处理，模拟现实环境，形成虚拟的数字小区或数字工厂，可用于广告宣传、建设规划、财产评估、安防管理等；还可用于生成古建筑三维模型、古建筑的修复及常规维护，监测古建筑及大坝等的变形；甚至在常规测量不能及的地方，还可以采用近景摄影测量进行高精度工程放样等等。电子地图测制采用立得高端产品LD2000-RH测制了武汉市汉阳沌口经济技术开发区电子地图，作业范围共计

11、9km2，采集了所有的道路数据、道路附属设施数据以及道路属性数据。电子地图修测2002年使用MMS为韩国高速公路公司、地方建设管理部门、市政管理部门、韩国电力公司等做了大量的测绘工程，包括：道路设施调查维护、市政公共设施调查、电线杆设备状况调查、国家数据采集和更新等。2、公路GIS与公路路产管理在公路管理领域，一方面，利用MMS可快速便捷的采集复杂构造的交通设施的空间几何信息，另一方面，MMS可作为公路的直接数据源，为公路GIS和公路路产管理提供数据采集与更新的基础，2005年4月MMS通过了交通部组织的测试。伴随着计算机技术的飞速发展，公路检测技术的进步，融合GIS技术的公路信息系统（公路数

12、据库、路面管理系统等）已经成为西方发达国家日常公路管理的重要手段和信息化的重要组成部分。公路建设投资巨大，道路及其附属设施皆是投资人十分关心的资产，必须纳入量化的统计及动态监控管理。公路GIS是专门用于道路及道路设施管理的地理信息系统，它详尽记录了每一段道路的基本情况（如：地理位置、铺装材料、车道数、路面情况、维修记录等）以及每一个配套设施（如：监视器、电线杆、护栏、收费站、里程碑等）的相应状况（地理位置、产品特征、维修记录、高度、长度、描述信息等）。公路是交通管理部门、道路管理部门必备的资源。如何快速采集和更新公路GIS中所需要的信息，是公路GIS建设推进的前提。传统的测绘方式采集上述信息，

13、费时费力，且不安全，而采用航空摄影测量的方式，周期长，成本高，对于公路GIS中所需要的设施的属性信息，如公路设施的高度等都无法获取，这一点严重制约着公路信息化的发展。由于公路GIS中数据的需要是一个带状的，这一点正好符合MMS数据采集的特点。运用MMS，可以方便地对道路中心线、电线杆、交通标志等海量地物实施快速测量，事后通过专门的数据处理软件进行计算和编辑，直接将地物的位置数据、矢量属性数据以及图像录入公路GIS，并可输出成图。在公路GIS的基础之上，可使用三维制作软件制作公路三维仿真系统，和公路多媒体视频和设施实景图片一起（Video GIS），从而实现公路的全可视化管理5。作为交通部的公路

14、GIS试点工程，采用高端的LD2000-RH产品对湖北楚天高速公路进行的全程测绘，该公路全长近200km，包括道路中心线、里程碑、护栏、电线杆、报警点、交通标志等点状和线状地物达到20万个，采用MMS仅用11小时即完成全部的道路测量工作，并为路管单位制作了我国第一条“可视化”的高速公路综合信息管理系统6。3、电力GIS数据采集与可视化管理电力GIS中电力设施的采集是一项基础性工作，一方面，电力设施的空间位置需要采集，另一方面，对于电力GIS而言，设施的属性对电力设施的安全管理尤为重要。2004年9月，立得采用LD2000-RH型中端产品进行了某市电力设施的数据采集，完成了三环以内所有主干道及电

15、力设施的采集，并实现了电力GIS中基础设施的可视化维护与管理.4、铁路GIS与铁路资产管理系统 全国铁路地理信息系统建立在铁路基础地理信息上，基础地理信息包括铁路空间数据库（主要包括线路、桥涵、隧道、站场、供电、供水、行车设备等路网基础数据）和相关的属性数据库，影像数据库、设施图片库和视频数据库，这些空间信息和非空间信息是铁路地理信息系统实现全路数据共享、全路资料业务检索，为铁路部门提供抢险救灾、设备维护、资产管理、行车组织优化、调度辅助、紧急情况处理、市场营销分析、客户信息发布等众多方面的应用服务的基础，也是是我国铁路信息化建设的软基础（相对于光纤铺设等硬件基础建设而言）。由于铁路上不允许人

16、工作业，使得铁路地理信息系统的数据采集不能依靠人工方式完成。将移动道路测量车置于机车的平板车之上或在车体上加装可以在轨道上行驶的轮子，这样移动道路测量系统便可如同在公路上一样开展工作，完成全国铁路网基础地理设施采集与更新。 2006年4月采用LD2000-RH型中端产品完成青藏铁路从格尔木到拉萨往返铁路线、铁路设施（信号标志、车道灯等）以及相关地物（包括附属建筑、交叉路口、桥梁涵洞等）的快速采集，为青藏铁路GIS、铁路运营管理、铁路救援等提供数据基础。外业工作6天，内业加工10天，完成了双向长达2284km的青藏铁路数据库建库任务。5、公安GIS MMS在作业过程中拍摄的图像均为连续可量算的三

17、维图像，尤其对于重点关注的线路、地区和部位、均可将其实景图像拍摄下来存放在数据库中，以供不时之需。这样的公安GIS系统可容许公安内部各级用户通过连接到服务器的计算机沿着道路，点击任何位置就可以浏览所需要查看目标的实景图像。从而使得公安系统达到“可视化的目标管理”水平。在传统地图上公安所关注的重点单位只是为一个简单的点所代表，而在MMS构建的P-GIS中，公安所关注的重点单位是一个详细的可视化环境，可以查询其出入口、通道方向和宽度、通道之间的距离等等，这样，MMS采集到的数据可以方便地与警方原有数据库以及航测遥感图像进行无缝链接，从而构成一个大到整个城市图景，小到街区1km范围内，乃至建筑物内部

18、情况的可视化立体信息系统。 此外MMS采集的数据可以实现可视化的警备路线管理，为重点警用路线提供的任意方向的实景影像和视频的浏览，查看，测量等功能，并和实际地图数据相匹配，可以为决策人员提供辅助决策。6、 汽车导航 汽车导航产业与地理信息息息相关，发展汽车导航产业必须首先建设完备的地理信息基础平台，众所周知，单凭 GPS 硬件接收机设备和导航软件是无法实现导航的，导航需要有导航电子图，而电子图的全面性、准确性和现势性直接决定了卫星导航设备的功用。目前，制约我国导航产业发展关键就缺乏全面、准确的导航地理数据。移动测量技术作为一种全新独立的测成图方式，技术成熟、测量准确、高效率、低成本，其必将会在

19、导航数据的采集和更新中发挥越来越大的作用，并推动我国汽车导航产业的发展。7、 影像城市网络电子地图以国际互联网为载体，在不同详细程度的可视化数字地图的基础上，表示空间实体的分布，并通过链接的方式同文字、图片、视频、音频、动画等多种媒体相连，通过对网络电子地图数据库的访问，实现查询和空间分析功能。但与强大的用户需求相比，目前的网络电子地图的发展存在着功能简单、社会化属性不足、现势性差等缺陷，而实景影像正好弥补了网络电子地图的不足，它可直接向市政、公安、交通、电信、金融、医疗等行业提供满足需要的分米级精度的地形图数据、全要素信息以及厘米级分辨率的影像数据，这种“可视、可量、可挖掘”的近景影像数据与

20、网络电子地图产品相结合，则可搭建满足一切信息化管理需要的“影像城市”地理信息平台5。2007 年 12 月开通的影像城市武汉网站，其建设的主要目的是提供一个公众地理空间信息服务的平台，它基于实景影像，提供了海量的城市商业、生活资讯和城市影像的高质量搜索，提供了主要商业区、旅游景点的 360全景图片展现；可进行目标查询、公交查询、驾驶查询、全景查询和专题地图服务；可查看基于影像和地图的标注和虚拟广告，可满足企业信息发布和个性化需求；该网站的导航功能除提供传统电子地图导航外，还增加了基于实景影像的街景导航功能，只要输入或在地图上选中起点和终点，便可得到带有影像的信息服务，帮助你更快更准确地找到目的

21、地；广大市民能够免费使用网站提供地图服务，方便地获得有关衣食住行的有用信息，在提高物质文化生活质量的同时也能有效地拉动经济增长。商家和企业可以通过注册交费使用标注功能，对其品牌进行宣传推广。8、 ITS 应用 ITS（Intelligent Transportation System）是用于交通及道路设施管理的地理信息系统。它是交通、公路、导航、规划建设等多个领域的综合应用，是交管部门、公路管理部门以及规划部门实施道路和道路设施管理与规划不可缺少的资源。可便于快速实施交通疏导、分流、救险等交通管理措施；司机可用电子地图方便地查找目的地，选择最佳路径，在实时交通信息的指导下避开堵车路线，并在导航

22、装置的导引下到1027达预定地点；行人也可通过第三代手机、双向寻呼机、电台、PDA、电脑等装置获取所需要的地图数据和交通信息，选择最佳路线和交通工具到达目的地。ITS的核心就在于交通信息的快速采集、传输与利用，而作为全面、快速和准确的道路测成图工具，MMS是智能交通建设所不可或缺的高新科技，它可以详尽地记录了每一段道路的基本情况（如：地理位置、铺装材料、车道数、路面情况、维修记录等）以及每一个配套设施（如监视器、电线杆、护栏、收费站、里程碑等）的相应状况（地理位置、产品特征、维修记录等）；可以作为路况（裂痕、结冰、车流量等）和道路设施状况（损毁状况等）的监控维修车，其本身具备的导航功能，还可快

23、速引导维修人员到达维修地点。9、 精确农业精确农业是一种旨在帮助农业生产的科学的综合管理系统，它涉及到很多方面，如农作物的规划、耕作、种植、收获及收获后农作物的处理等。MMS可以为精确农业提供快速、全面、准确的基础信息资料。（1）提高土壤取样的精度 土壤条件和土壤质量对农作物生长的影响很大，农民需要针对土壤的条件和植物类型来进行相应的施肥和灌溉。利用 MMS 可以快速、准确地获取土壤样品的坐标位置，绘制土壤差异地图，描述土壤的物理属性。 （2）植物生长，病虫害监测 一般精确农业是应用于大型的农场，不可能所有的植物都采用一样的管理方式，应根据不同实际条件的农作物采用不同的解决办法。有时只有部分的

24、农作物遭受病虫害，这时就只需要对有害部分的农作物喷洒杀虫剂或其他药物。利用 MMS 能够快速找到病虫害农作物或生长异常的农作物，它的位置及现场情况可以被准确的记录下来，农民可根据这些信息采取相应的解决措施。此外，MMS 还可以对农场一年耕作的整个过程进行记录和评价，农民可根据经验进行分析，以帮助明年的农业生产。10、 其他应用除此以外，MMS在林产统计管理与动态监控、海岸线测量及国土资源管理等各个领域都有着广泛的应用，发挥着重要的作用。地面移动测量系统发展趋势1）硬件高度集成化。通过对硬件系统的高度集成，提高系统的稳定性、安全性，同时尽可能缩小体积、减轻重量，以便于安装、使用、携带和保管。 2

25、）系统组装模块化。使用标准化接口，方便相机、激光扫描头、移动硬盘等选择更换和存储卡拔插，实现快速装卸，并改进减震系统，数据传输可考虑采用蓝牙或WiFi。 3）配套软件智能化。现有软件在时间序列与影像序列容易造成丢帧及多帧问题的出现，经常导致点云数据与影像数据无法融合等问题，因此，对于数据采集及后处理软件，点云数据处理、点云自动提取及分类、三维建模效率都有待进一步提高。 4）数据压缩及云存储。现有移动测量系统采集的数据量都是TB级别的，如何有效地利用云存储技术，提取特征点并压缩数据量，用于发布浏览海量的影像数据，在技术层面需要进一步加强。 5）使用载体多元化。可根据需要，在不同的载体（汽车、舰船

26、、火车、摩托车和单人肩扛式等)）上使用安装全景移动测量系统，积极拓展在水面、设施内部等的使用范围7。地面移动测量系统行业发展趋势1、向着多数据源方向发展地面移动测量系统采用可见光、红外、高光谱和微波等多种波谱段成像进行目标测量，获取目标的空间信息和属性。在各种波谱段成像中，可见光成像的光谱特征与人眼相同，具有易理解、易被接受的特点，其应用也很快得到推广8。随着移动测量成果数据在不同行业的应用发展，新的需求也不断产生，不同波谱成像将获得与可见光成像不同的属性信息，满足更多的应用需求，因此移动测量技术将向着多波谱段成像方向发展，红外、高光谱、微波等波谱段的成像传感器将逐步得到应用和发展。2、处理技

27、术的自动化发展方向数据处理自动化水平的提高将有效提升移动测量数据处理的效率，降低移动测量成本，对移动测量的应用推广将起到极大推动作用。自动化数据处理相关技术也一直是行业内研究的热点，如已经取得阶段性成果的全景影像制作技术、图像模糊化处理技术等都对移动测量数据的应用起到应有的作用。移动测量数据处理的自动化水平还较低，随着技术的不断进步，数据处理也将向全自动方向发展。3、应用范围越来越广泛测量是移动测量系统的基本功能，其设计的初衷是为了促进测绘技术的革新，军方及专业测绘机构是系统的目标客户。随着移动测量成果的推广使用，其直观、易用、富信息等优点会逐步得到体现并被更多的客户认可，因此移动测量系统的应用范围也将逐步