點(diǎn)云信息技術(shù)在既有鐵路應(yīng)用課件

1、基于點(diǎn)云信息的既有線路狀態(tài)監(jiān)測及評估技術(shù)報(bào)告人：韓 峰2014年4月研究背景既有鐵路勘測現(xiàn)狀軌道幾何形位檢查現(xiàn)狀三維激光掃描技術(shù)鐵路應(yīng)用現(xiàn)狀研究背景既有鐵路勘測現(xiàn)狀傳統(tǒng)的既有線測量以既有線中心線為基本控制線 歷經(jīng)： 經(jīng)緯儀+水準(zhǔn)儀 全站儀 +水準(zhǔn)儀 GPS/GPS RTK 接觸式作業(yè)模式運(yùn)營干擾研究背景軌道幾何形位檢查現(xiàn)狀手工靜態(tài)檢查 工具：道尺、弦繩及板尺 內(nèi)容：軌距、水平、軌向、高低及軌底坡 評價(jià)：修規(guī) 檢查車動態(tài)檢查 工具：軌檢車 內(nèi)容：車體垂向加速度、車體橫向加速度、軌 距變化率、曲率變化率、橫向加速度變化率等 評價(jià)：TQI指數(shù) 研究背景 軌道幾何形位檢查現(xiàn)狀存在問題 隨著列車速度提高

2、至160km/h及以上，軌道不平順靜態(tài)管理值和動態(tài)管理值出現(xiàn)了沖突。 現(xiàn)場靜態(tài)檢查發(fā)現(xiàn)即便曲線正矢仍符合修規(guī)規(guī)定的曲線正矢容許偏差范圍，并無嚴(yán)重超限，但軌檢車資料顯示整個曲線曲率嚴(yán)重不良，軌檢車檢查曲線內(nèi)水平加速度、級扣分大量出現(xiàn)，導(dǎo)致曲線高速情況下晃車嚴(yán)重。 曲率變化率超限：現(xiàn)場作業(yè)盲區(qū)研究背景三維激光掃描技術(shù) 1.定義:一種通過位置、距離、角度、反射強(qiáng)度等觀測數(shù)據(jù)直接獲取對象表面點(diǎn)三維坐標(biāo), 形成點(diǎn)云數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)地表信息實(shí)時提取和準(zhǔn)確重建三維場景的對地觀測技術(shù) 2.數(shù)據(jù)特點(diǎn)：三維、連續(xù)、非接觸式、主動式 3.鐵路建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用：已利用機(jī)載LIDAR進(jìn)行初測階段帶狀等高線地形圖的應(yīng)用研究和定測階

3、段橫縱斷面測量的應(yīng)用研究 研究目的 本研究將激光掃描技術(shù)引入既有鐵路勘測設(shè)計(jì)，采用第四代測量技術(shù)獲取線路點(diǎn)云信息，通過實(shí)時海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集、處理、分析及利用，從精度、效率、智能化幾個層面依次對激光掃描技術(shù)在鐵路勘測設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行一個初步的系統(tǒng)性試驗(yàn)研究 。研究重點(diǎn)為：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)建模。 研究過程技術(shù)路線 初始試驗(yàn) 檢測試驗(yàn)檢測試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 檢測試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 研究內(nèi)容-技術(shù)路線初始試驗(yàn)-試驗(yàn)儀器Surphaser25HSX精度參數(shù)掃描方式掃描范圍 掃描速度 可掃描半徑（m）可靠掃描半徑（m）數(shù)據(jù)噪音指標(biāo)（mmm）距離精度指標(biāo)（mmm）相位式 360310 120萬點(diǎn)/秒 140

4、1-700.88m0.715m初始試驗(yàn)-試驗(yàn)方法標(biāo)靶及測站布設(shè)示意圖 控制點(diǎn)布置示意圖 試驗(yàn)段：隴海上行K1704+900K1706+600 初始試驗(yàn)-試驗(yàn)方法儀器架設(shè)標(biāo)靶布設(shè)初始試驗(yàn)-試驗(yàn)方法掃描作業(yè)掃描結(jié)果預(yù)覽精度分析（平面） 初始試驗(yàn)-試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析偏差數(shù)據(jù)分析示意圖 精度分析（平面） 標(biāo)準(zhǔn)偏差0.182m ，最大上偏差0.868m，最大下偏差0.332m，在0.14m以內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)個數(shù)占到70.6% 初始試驗(yàn)-試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析精度分析（平面） 反射標(biāo)志 測站布設(shè)方式 三維建模提取中心線 原始模型時間限制 其他初始試驗(yàn)-試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析誤差原因分析：檢測試驗(yàn)-試驗(yàn)方法測站布設(shè)示意圖試驗(yàn)段：甘泉鐵路D

5、K126+050DK127+500 檢測試驗(yàn)-試驗(yàn)方法儀器架設(shè)中線施測檢測試驗(yàn)-試驗(yàn)方法 線路中線“一”字施測點(diǎn)云效果圖檢測試驗(yàn)-試驗(yàn)方法之字形施測低地面儀器施測檢測試驗(yàn)-試驗(yàn)方法“之”字形施測點(diǎn)云效果圖 檢測試驗(yàn)-試驗(yàn)方法低地面儀器“一”字形施測點(diǎn)云效果圖 點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)線路點(diǎn)云數(shù)據(jù)提取技術(shù) 檢測試驗(yàn)-試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)-構(gòu)建三維模型已知：103站點(diǎn)云數(shù)據(jù)，控制點(diǎn)三維坐標(biāo)過程：點(diǎn)云去噪補(bǔ)洞 相對定向（磁性覘標(biāo)控制點(diǎn)法 ） 絕對定向 三維漫游：甘泉鐵路.wmv檢測試驗(yàn)-試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理線路點(diǎn)云數(shù)據(jù)提取技術(shù)本質(zhì)：線路點(diǎn)云模型重構(gòu)，產(chǎn)生正向CAD設(shè)計(jì)特征 模型 核心: 提取線路線、面、

6、體數(shù)據(jù)應(yīng)用： 軌向數(shù)據(jù)提取 道床斷面數(shù)據(jù)提取 檢測試驗(yàn)-試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理線路點(diǎn)云數(shù)據(jù)提取技術(shù) 軌向數(shù)據(jù)提取操作流程：數(shù)據(jù)封裝特征面截取薄片數(shù)據(jù)導(dǎo)入CAD按 需提取軌向數(shù)據(jù)。 檢測試驗(yàn)-試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理線路點(diǎn)云數(shù)據(jù)提取技術(shù) 軌向數(shù)據(jù)提取關(guān)鍵技術(shù) :特征截面 檢測試驗(yàn)-試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理線路點(diǎn)云數(shù)據(jù)提取技術(shù) 道床斷面數(shù)據(jù)提取 道床體積計(jì)算: 檢測試驗(yàn)-試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理線路點(diǎn)云數(shù)據(jù)提取技術(shù) 道床斷面數(shù)據(jù)提取 道床厚度計(jì)算: 檢測試驗(yàn)-試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理實(shí)測道床厚=實(shí)測道床斜長sin（arctan（1/m）D 檢測試驗(yàn)-試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理點(diǎn)號123456789實(shí)測斜長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 線路點(diǎn)云道床數(shù)據(jù) 單位：m 注：已知設(shè)計(jì)斜邊長為1.058m 精度分析曲率分析曲率變化率分析 檢測試驗(yàn)-試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析精度分析 檢測試驗(yàn)-試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析三維偏差分布示意圖三維比較標(biāo)準(zhǔn)偏差0.173m ，最大上偏差0.365m，最大下偏差0.500m，在0.145m以內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)個數(shù)占到69.29% 精度分析 檢測試驗(yàn)-試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 平面偏差分布示意圖精度分析 檢測試驗(yàn)-試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析高差分布示意圖精度分析 測站布設(shè)方式 三維建模提取中心線 其他檢測試驗(yàn)-試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析誤差原因分析：曲率分析檢測試驗(yàn)-試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析設(shè)計(jì)曲率梳圖 曲率分析檢測試驗(yàn)-試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析點(diǎn)云實(shí)測20m間距曲率梳圖 曲率分析檢測試驗(yàn)-試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析點(diǎn)