点云信息技术在既有铁路应用课件

1、基于点云信息的既有线路状态监测及评估技术报告人：韩 峰2014年4月研究背景既有铁路勘测现状轨道几何形位检查现状三维激光扫描技术铁路应用现状研究背景既有铁路勘测现状传统的既有线测量以既有线中心线为基本控制线 历经： 经纬仪+水准仪 全站仪 +水准仪 GPS/GPS RTK 接触式作业模式运营干扰研究背景轨道几何形位检查现状手工静态检查 工具：道尺、弦绳及板尺 内容：轨距、水平、轨向、高低及轨底坡 评价：修规 检查车动态检查 工具：轨检车 内容：车体垂向加速度、车体横向加速度、轨 距变化率、曲率变化率、横向加速度变化率等 评价：TQI指数 研究背景 轨道几何形位检查现状存在问题 随着列车速度提高

2、至160km/h及以上，轨道不平顺静态管理值和动态管理值出现了冲突。 现场静态检查发现即便曲线正矢仍符合修规规定的曲线正矢容许偏差范围，并无严重超限，但轨检车资料显示整个曲线曲率严重不良，轨检车检查曲线内水平加速度、级扣分大量出现，导致曲线高速情况下晃车严重。 曲率变化率超限：现场作业盲区研究背景三维激光扫描技术 1.定义:一种通过位置、距离、角度、反射强度等观测数据直接获取对象表面点三维坐标, 形成点云数据，实现地表信息实时提取和准确重建三维场景的对地观测技术 2.数据特点：三维、连续、非接触式、主动式 3.铁路建设领域应用：已利用机载LIDAR进行初测阶段带状等高线地形图的应用研究和定测阶

3、段横纵断面测量的应用研究 研究目的 本研究将激光扫描技术引入既有铁路勘测设计，采用第四代测量技术获取线路点云信息，通过实时海量点云数据的采集、处理、分析及利用，从精度、效率、智能化几个层面依次对激光扫描技术在铁路勘测设计领域的应用进行一个初步的系统性试验研究 。研究重点为：数据采集、数据处理、数据建模。 研究过程技术路线 初始试验 检测试验检测试验数据处理 检测试验数据分析 研究内容-技术路线初始试验-试验仪器Surphaser25HSX精度参数扫描方式扫描范围 扫描速度 可扫描半径（m）可靠扫描半径（m）数据噪音指标（mmm）距离精度指标（mmm）相位式 360310 120万点/秒 140

4、1-700.88m0.715m初始试验-试验方法标靶及测站布设示意图 控制点布置示意图 试验段：陇海上行K1704+900K1706+600 初始试验-试验方法仪器架设标靶布设初始试验-试验方法扫描作业扫描结果预览精度分析（平面） 初始试验-试验数据分析偏差数据分析示意图 精度分析（平面） 标准偏差0.182m ，最大上偏差0.868m，最大下偏差0.332m，在0.14m以内的数据点个数占到70.6% 初始试验-试验数据分析精度分析（平面） 反射标志 测站布设方式 三维建模提取中心线 原始模型时间限制 其他初始试验-试验数据分析误差原因分析：检测试验-试验方法测站布设示意图试验段：甘泉铁路D

5、K126+050DK127+500 检测试验-试验方法仪器架设中线施测检测试验-试验方法 线路中线“一”字施测点云效果图检测试验-试验方法之字形施测低地面仪器施测检测试验-试验方法“之”字形施测点云效果图 检测试验-试验方法低地面仪器“一”字形施测点云效果图 点云数据预处理技术线路点云数据提取技术 检测试验-试验数据处理点云数据预处理技术-构建三维模型已知：103站点云数据，控制点三维坐标过程：点云去噪补洞 相对定向（磁性觇标控制点法 ） 绝对定向 三维漫游：甘泉铁路.wmv检测试验-试验数据处理线路点云数据提取技术本质：线路点云模型重构，产生正向CAD设计特征 模型 核心: 提取线路线、面、

6、体数据应用： 轨向数据提取 道床断面数据提取 检测试验-试验数据处理线路点云数据提取技术 轨向数据提取操作流程：数据封装特征面截取薄片数据导入CAD按 需提取轨向数据。 检测试验-试验数据处理线路点云数据提取技术 轨向数据提取关键技术 :特征截面 检测试验-试验数据处理线路点云数据提取技术 道床断面数据提取 道床体积计算: 检测试验-试验数据处理线路点云数据提取技术 道床断面数据提取 道床厚度计算: 检测试验-试验数据处理实测道床厚=实测道床斜长sin（arctan（1/m）D 检测试验-试验数据处理点号123456789实测斜长1.0571.0191.0071.0781.0671.1751.

7、0141.0651.060差值-0.001-0.039-0.0510.0200.0090.117-0.0440.0070.002道床起落量0.000 -0.019 -0.025 0.010 0.004 0.058 -0.022 0.003 0.001 线路点云道床数据 单位：m 注：已知设计斜边长为1.058m 精度分析曲率分析曲率变化率分析 检测试验-试验数据分析精度分析 检测试验-试验数据分析三维偏差分布示意图三维比较标准偏差0.173m ，最大上偏差0.365m，最大下偏差0.500m，在0.145m以内的数据点个数占到69.29% 精度分析 检测试验-试验数据分析 平面偏差分布示意图精度分析 检测试验-试验数据分析高差分布示意图精度分析 测站布设方式 三维建模提取中心线 其他检测试验-试验数据分析误差原因分析：曲率分析检测试验-试验数据分析设计曲率梳图 曲率分析检测试验-试验数据分析点云实测20m间距曲率梳图 曲率分析检测试验-试验数据分析点