移動(dòng)道路測(cè)量系統(tǒng)

1、產(chǎn)生背景-當(dāng)前的信息需求隨著時(shí)代的進(jìn)步，地理信息表達(dá)方式已不再停留在文字符號(hào)所代表的數(shù)字化的基礎(chǔ)上，而是朝著多媒體信息的方向發(fā)展。地理信息系統(tǒng)也正朝著大信息量”(關(guān)注對(duì)象越來越多，信息量越來越大)高精度”(從10米-1米以內(nèi)的精度演進(jìn))可視化”(除了柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)外，還需要包含可量測(cè)的真三維圖象和實(shí)景影象，從而使得對(duì)象的表達(dá)更為全面和直觀。)如此一來，就給空間信息的采集和更新手段提出了新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)測(cè)繪包括人工地面作業(yè)和航測(cè)遙感兩種方式人工作業(yè)適用于工程級(jí)的碎步測(cè)量。耗時(shí)誤工，不能適應(yīng)快速數(shù)據(jù)采集與更新的潮流，另外，也不能避免人工主觀性誤差以及在道路上作業(yè)帶來的高勞動(dòng)強(qiáng)度和危險(xiǎn)性。航測(cè)遙感

2、(大面積測(cè)繪)，但由于其屬于垂直攝影，不能采集諸如路牌、交通標(biāo)志這樣的細(xì)小地物屬性。較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)處理周期和高昂的成本也使它無法適應(yīng)于快速更新?？梢?，傳統(tǒng)的兩種測(cè)繪方式是有著明顯的局限性的。但由此也催生了一種嶄新的測(cè)繪科技的誕生，它就是移動(dòng)道路測(cè)量技術(shù)(MobileMappingTechnology)。1.1、 系統(tǒng)簡(jiǎn)介1.2、 工作環(huán)境(1)溫度與濕度內(nèi)：溫度0C+30C,相對(duì)濕度80%(25C)；外：溫度-10C+50C,相對(duì)濕度98%(25C)(2)路況和車速3、4級(jí)公路及其以下等級(jí)道路上作業(yè)，車速不高于30km；2級(jí)以上公路上作業(yè)，車速不高于60km(3)能見度不小于200m1.3、 系統(tǒng)

3、組成1.4、 系統(tǒng)組成-系統(tǒng)硬件一車頂平臺(tái)(1)機(jī)械平臺(tái)用于車頂設(shè)備的安裝固定及線纜布設(shè)。結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度滿足系統(tǒng)設(shè)備安裝及使用環(huán)境要求。(2)溫控防護(hù)罩具有自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度功能，當(dāng)溫度低于5c時(shí)自動(dòng)加熱，高于40c時(shí)自動(dòng)降溫，用于保護(hù)CCD相機(jī)和攝像機(jī)。(3)攝像機(jī)分辨率為702574的彩色攝像機(jī)，置于溫控防護(hù)罩內(nèi)，拍攝方向?yàn)檎胺剑饕糜谝曨l拍攝1 CCD相機(jī)系統(tǒng)立體攝影測(cè)量影像獲取設(shè)備。包括6臺(tái)分辨率為1624M234的彩色CCD相機(jī)和1臺(tái)分辨率為1394X1020的彩色CCD相機(jī)，均置于溫控防護(hù)罩內(nèi)，攝影方向分別為道路前方和道路兩側(cè)以及道路井蓋，道路測(cè)量時(shí)拍攝影像，以構(gòu)成立體像2 GPS天線用

4、于接收GPS衛(wèi)星信號(hào)。(1)工控機(jī)1:采集存儲(chǔ)GPS數(shù)據(jù)、航位推算數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)，通過面板上的按鈕開關(guān)控制其開閉。(2)工控機(jī)2:采集存儲(chǔ)CCD1、2、6的影像數(shù)據(jù)，通過面板上的按鈕開關(guān)控制其開閉，面板分布與工控機(jī)1相同。(3)工控機(jī)3:采集存儲(chǔ)CCD3、4、5和CCD7(井蓋)的影像數(shù)據(jù)，通過面板上的按鈕開關(guān)控制其開閉，面板分布與工控機(jī)1相同。(4)電源總開關(guān)：控制整個(gè)系統(tǒng)的開閉，開關(guān)往上，處于I位為閉合狀態(tài)，系統(tǒng)通電運(yùn)行；開關(guān)往下，處于“。位為斷開狀態(tài)，系統(tǒng)斷電停機(jī)。(5)設(shè)備按鈕開關(guān)：分別為工控機(jī)1、工控機(jī)2、工控機(jī)3、攝像機(jī)、GPS、DR、HDS3000(井蓋)、警示燈以及一個(gè)預(yù)留的開

5、關(guān)。開關(guān)帶有指示燈，指示燈亮?xí)r為工作狀態(tài)。系統(tǒng)組成-系統(tǒng)軟件(1)影像采集軟件：用于采集、儲(chǔ)存以及傳輸CCD相機(jī)影像數(shù)據(jù)，并具有相對(duì)量測(cè)功能。(2)定位數(shù)據(jù)采集軟件：用于采集GPS定位數(shù)據(jù)、航位推算裝置數(shù)據(jù)、攝像機(jī)數(shù)據(jù)。(3)集成定位軟件：用于GPS動(dòng)態(tài)差分定位解算和GPS/DR集成定位處理。(4)立體測(cè)圖軟件：用于建立影像地理參考及完成移動(dòng)近景影像數(shù)據(jù)的測(cè)量、編輯與處理。MMS系統(tǒng)系統(tǒng)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)獨(dú)立測(cè)圖系統(tǒng)：自成體系，無需借助底圖和傳統(tǒng)測(cè)圖方式即可完成道路帶狀電子地圖的測(cè)制。成果全面準(zhǔn)確：成果包括空間坐標(biāo)、矢量數(shù)據(jù)及連續(xù)三維圖像，數(shù)據(jù)鏈全面完整，精度滿足國(guó)家規(guī)范要求。有效融合其他來源數(shù)據(jù)：移

6、動(dòng)測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)可以與航片、衛(wèi)片以及傳統(tǒng)地形圖進(jìn)行有效融合，從而生成信息更為全面的地理信息系統(tǒng)。地球全息圖”：與地球真實(shí)的物理信息完全匹配高效率：高速行進(jìn)中現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)，可提高測(cè)圖效率10倍以上，實(shí)現(xiàn)道路電子地圖的快速測(cè)繪與更新需要。安全：在車水馬龍的城市道路上進(jìn)行測(cè)量作業(yè)，傳統(tǒng)人工測(cè)量方法顯然無法保證安全。MMS與傳統(tǒng)測(cè)成圖方式之間的比較成國(guó)方式比較內(nèi)航空掘影測(cè)量與遙感區(qū)L岸規(guī)測(cè)量和調(diào)繪程動(dòng)道路測(cè)成圖CMMSJ通用范圍大面枳測(cè)及碎赤測(cè)是帶狀專題測(cè)母點(diǎn)位測(cè)量精度分米級(jí)厘米級(jí)分米級(jí)地面控制測(cè)量需荽需要無褥地物JR性采集需判i賣，不能采生與攝影方向福平行的地物之痛性：難以采集制小地物胭性帶有人工主觀性

7、；在珀路E作業(yè)較不安全采用音頻.視頻.屬性面板等宅種方式荒成全面的強(qiáng)性記錄圖*t采隼遠(yuǎn)距離戊It攝影圖象無圖象近景攝影圖象效率而低（1。公里/小時(shí)）白公里/小時(shí)3成本坡島向低快速數(shù)據(jù)更新快，但不完全適合工慢*難以滿足快攏、準(zhǔn)確F全面移動(dòng)道路測(cè)量系統(tǒng)定義移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)（MobileMappingSystem,MMS）,是在機(jī)動(dòng)車上裝配GPS（全球定位系統(tǒng)）CCD（視頻系統(tǒng)）、INS（慣性導(dǎo)航系統(tǒng)）或航位推算系統(tǒng)等先進(jìn)的傳感器和設(shè)備，在車輛的高速行進(jìn)之中，快速采集道路及道路兩旁地物的空間位置數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，如：道路中心線或邊線位置坐標(biāo)、目標(biāo)地物的位置坐標(biāo)、路（車道）寬、橋（隧道）高、交通標(biāo)志、道路設(shè)

8、施。數(shù)據(jù)同步存儲(chǔ)在車載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，經(jīng)事后編輯處理，形成各種有用的專題數(shù)據(jù)成果，如導(dǎo)航電子地圖等等。移動(dòng)道路測(cè)量系統(tǒng)是具備國(guó)際先進(jìn)水平的高科技測(cè)繪產(chǎn)品，它集成應(yīng)用了：衛(wèi)星定位GPS慣性導(dǎo)航系統(tǒng)INS（InertialNavigationSystem）航位推算裝置DR（DeadReckoning）CCD數(shù)字相機(jī)CCD攝像機(jī)在車輛高速行進(jìn)中，以近景攝影測(cè)量的方式，快速拍攝道路兩旁地物的立體影像。這些影像連同汽車的軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)一起，同步存儲(chǔ)在車載計(jì)算機(jī)之中，經(jīng)事后編輯處理，可計(jì)算得出立體影像中的目標(biāo)地物的空間坐標(biāo)和幾何尺寸，同時(shí)也可提取相應(yīng)的地物屬性數(shù)據(jù)，生成相應(yīng)的專題圖。主要優(yōu)勢(shì)：1、無

9、控制網(wǎng)測(cè)繪2、車輛作業(yè)安全3、可量測(cè)影像4、后續(xù)信息挖掘5、效率大幅提高移動(dòng)道路測(cè)量系統(tǒng)用途電子地圖制作道路設(shè)施測(cè)繪道路三維測(cè)繪信息快速更新MMS卜業(yè)采集數(shù)據(jù)流程環(huán)境是影響MM激據(jù)質(zhì)量的一個(gè)重要因素，因此MMS乍業(yè)前應(yīng)對(duì)測(cè)區(qū)的情況進(jìn)行細(xì)致的勘察和資料收集。道路勘察是為了避免盲目出車，造成不必要的人員、時(shí)間及物質(zhì)上的浪費(fèi)。收集關(guān)于測(cè)區(qū)的參考資料是確保測(cè)量成果質(zhì)量、提高測(cè)量速度、減輕外業(yè)工作量的有效途徑?？辈祉?xiàng)目包括：測(cè)區(qū)道路基本路況、測(cè)區(qū)內(nèi)道路的走向，確保車輛的通行；道路的綠化情況，當(dāng)?shù)缆穬蓚?cè)的樹木遮擋嚴(yán)重時(shí)設(shè)計(jì)后期補(bǔ)測(cè)的路線；交通高峰時(shí)段，調(diào)查測(cè)區(qū)的主要交通高峰時(shí)段，在數(shù)據(jù)采集時(shí)間安排時(shí)盡量避

10、開收集的資料包括：GPS空制點(diǎn)資料（GPS考站架設(shè)時(shí)使用）、最新電子地圖及正射影像圖等。MM繇統(tǒng)的CCEB像和視頻數(shù)據(jù)質(zhì)量極易受到外界環(huán)境的影響。在數(shù)據(jù)采集前，針對(duì)測(cè)區(qū)實(shí)際情況制定一個(gè)科學(xué)、有序的數(shù)據(jù)采集計(jì)劃，盡量減小外界環(huán)境對(duì)MM嗷據(jù)質(zhì)量的影像、控制冗余是必不可少的。完整、有效的作業(yè)計(jì)劃應(yīng)包括以下幾個(gè)方面：）行車路線規(guī)劃：根據(jù)測(cè)區(qū)的道路走向、是否有單行線、路口轉(zhuǎn)彎情況制定最優(yōu)的行車路線，避免因路線設(shè)計(jì)不合理造成大量的冗余數(shù)據(jù)產(chǎn)生。詳細(xì)的行車路線制定應(yīng)具體到各個(gè)工程，包括工程起始點(diǎn)、所經(jīng)過的路段、工程終點(diǎn)。這里需要注意的是MMSS在工程起始點(diǎn)進(jìn)行初始化，終點(diǎn)進(jìn)行符合歸零，所以這兩個(gè)點(diǎn)對(duì)GPS號(hào)

11、有較高要求，應(yīng)選擇GP或收機(jī)能鎖定不少于6顆衛(wèi)星的地方。）人員安排：MM3卜業(yè)數(shù)據(jù)采集過程中最少需4人，包括：駕駛員、路線設(shè)計(jì)引導(dǎo)員、兩名設(shè)備調(diào)節(jié)員。實(shí)施過程中應(yīng)設(shè)外業(yè)組組長(zhǎng)，對(duì)外業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量負(fù)全責(zé)。主要工作：路線設(shè)計(jì)及對(duì)駕駛員引導(dǎo)、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)質(zhì)量跟蹤表格的填寫。設(shè)備調(diào)節(jié)員的主要工作為：工程設(shè)置、CCDM象曝光調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)拷貝。）行車時(shí)間制定：行車時(shí)間的制定主要考慮測(cè)區(qū)主要道路的走向，避免陽(yáng)光直射。如測(cè)區(qū)主要為東西向道路則不適宜在清晨或下午太陽(yáng)西下時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。同時(shí)要盡量避開測(cè)區(qū)主要的交通高峰時(shí)段。比如，我們?cè)诓杉隙Y士路工程時(shí)，考慮到在上午去兒童醫(yī)院的病人較多，道路擁堵。針對(duì)此情況，我們避

12、開高峰期，調(diào)整在下午采集此工程，效果很好。4）作業(yè)天氣選擇：作業(yè)前應(yīng)提前查明數(shù)據(jù)采集當(dāng)日的天氣情況，盡量避免在烈日強(qiáng)光、高溫、高濕度或過低溫度下作業(yè)，這些因素會(huì)對(duì)CCD影像有非常明顯的影響，同時(shí)也不利于硬件設(shè)備的保養(yǎng)與維護(hù)。應(yīng)盡量選擇在能見度較好的陰天。5）GPS參考站布設(shè)：根據(jù)前期測(cè)區(qū)勘察情況擬定參考站布設(shè)計(jì)劃，參考站控制范圍應(yīng)小于100km,在選擇參考站時(shí)應(yīng)盡可能選擇較近的控制點(diǎn)為參考站。參考站布設(shè)方案應(yīng)滿足其覆蓋測(cè)區(qū)所有路段的要求。）檢查基站GPS4池是否已充滿，開機(jī)是否正常；）查看一下基站，流動(dòng)站數(shù)據(jù)卡是否正常，并將存儲(chǔ)卡插入基站，流動(dòng)站手簿（不要插反，避免損壞GPS槽針），準(zhǔn)備好一個(gè)

13、容量足夠的移動(dòng)硬盤（外業(yè)采集完成后，考取數(shù)據(jù)）；）準(zhǔn)備工程作業(yè)所需要的地圖，以及記錄用的紙和筆；）啟動(dòng)車，檢查各項(xiàng)儀器是否運(yùn)行正常（一般每天在出車前，先將設(shè)備開啟,預(yù)熱大約半個(gè)小時(shí)。）；）確定一人，每個(gè)一個(gè)小時(shí)觀察GPS站是否在正常采集數(shù)據(jù)（一般正常情況下，每一秒采集一個(gè)數(shù)據(jù)）以及更換GPSt池。GPSS站操彳流程：1）檢查GPS是否正常。數(shù)據(jù)卡是否已安裝在基站GPS卡槽中，（基站的數(shù)據(jù)卡和流動(dòng)站的數(shù)據(jù)卡加以區(qū)別以免在拷貝數(shù)據(jù)時(shí)混淆）。另外，安裝時(shí)要注意數(shù)據(jù)卡的正反面，否則將會(huì)彎折接收機(jī)內(nèi)的卡針），檢查配置集以及電源情況，并準(zhǔn)備好記錄用的筆和紙。）選擇合適的地點(diǎn)架設(shè)基站。選擇地點(diǎn)時(shí)盡量選擇在周

14、圍比較空曠且沒有高大建筑物的地方，同時(shí)也不要太遠(yuǎn)以便看護(hù)基站、及時(shí)更換電池。最好將基站架設(shè)到高樓樓頂。）架設(shè)基站。保證選擇的配置集正確，新建工程并在紙上記錄下工程名稱、基準(zhǔn)點(diǎn)的經(jīng)緯度、高程以及天線高。4）及時(shí)檢查GPS站是否工作正常。每隔一到兩小時(shí)檢查基站數(shù)據(jù)采集情況以及電池電量，如果基站出現(xiàn)問題，比如基站死機(jī)，或跳到其他界面上，應(yīng)及時(shí)通知外業(yè)采集人員，采取相應(yīng)措施。電源不足則需立即更換電池。更換電池前應(yīng)特別注意，在先與外業(yè)采集人員取得聯(lián)系，確認(rèn)外業(yè)工程已結(jié)束，方可更換電池。更換電池后，及時(shí)反饋給外業(yè)工程人員基站的基本情況，以便繼續(xù)進(jìn)行外業(yè)采集工作。5）外業(yè)工程結(jié)束后，方可取下基站。停止保存數(shù)

15、據(jù)之前，觀察基站GPS是否正常工作，若工作異常則需記錄下來，以便后期數(shù)據(jù)處理。若由于基站停止工作或者人為提前結(jié)束工程，造成基站數(shù)據(jù)缺失部分，則會(huì)影響后邊的數(shù)據(jù)集成處理，可能造成路的丟失等情況。MM邪操作流程：（1）提前將車內(nèi)儀器開啟，預(yù)熱半小時(shí)，檢查車上儀器是否都能正常工作。）計(jì)算機(jī)1、2、3的顯示器是否能正常顯示。注意，改一下計(jì)算機(jī)1的時(shí)間。）打開計(jì)算機(jī)2、3的影像采集軟件，新建工程，看8攝像機(jī)是否正常工作。）檢查同步器是否是設(shè)置為每隔8米采集一張影像。）檢查流動(dòng)站GPS是否能正常工作。數(shù)據(jù)卡是否插入卡槽中。）路線設(shè)計(jì)引導(dǎo)員將當(dāng)天的工程大致路線跟司機(jī)碰一下，看路線設(shè)計(jì)是否合理，不合理的地方適

16、當(dāng)調(diào)整。（2）按照當(dāng)天的工程安排，到達(dá)第一個(gè)工程初始化得位置，初始化。）新建工程并在紙上記錄下流動(dòng)站工程名（以當(dāng)天的時(shí)間命名工程）。注意：在設(shè)置流動(dòng)站GPS時(shí)，采集界面為自動(dòng)采集界面，設(shè)置GPS的采集頻率為1HZ（1秒采集一個(gè)點(diǎn)，采集頻率不易太高），天線高為2.2米，檢查配置集是否正確。）新建完流動(dòng)站GPSt,在電腦1上打開空間數(shù)據(jù)采集軟件，新建工程并記錄下該工程名。）新建工程后，初始化五分鐘。在初始化這段時(shí)間內(nèi)要保證接受到得衛(wèi)星顆數(shù)至少在6顆以上（選擇合適的地方初始化），并且保證測(cè)量車不移動(dòng)。）初始化完畢后，保存視頻，保存影像，開始采集數(shù)據(jù)。）開始采集數(shù)據(jù)。引導(dǎo)員按照既定工程路線引導(dǎo)，采集數(shù)據(jù)。采集數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)注意一下幾條：(1)引導(dǎo)員再按照設(shè)計(jì)路線指揮的同時(shí)，但遇到與地圖不符的路段時(shí)，按照實(shí)際情況及時(shí)變化路線。(2)影像調(diào)節(jié)人員，切實(shí)負(fù)責(zé)按照要求調(diào)節(jié)影像曝光度。保證影像的拍攝質(zhì)量。(3)引導(dǎo)員時(shí)刻觀察GPS勺工作狀態(tài)，當(dāng)GP醐定的衛(wèi)星不足(GPS