揭開激光(guāng)雷達技術利于鐵路數字化(huà)勘測的(de)面紗

機載激光(guāng)雷達技術之前我們已經講過，它是一種利用(yòng) GPS 和(hé) IMU（慣性測量裝置）定位的(de)機載激光(guāng)掃描測量技術。其生産流程分(fēn)爲幾下(xià)幾部：

1、用(yòng)激光(guāng)掃描儀對(duì)地面進行連續掃描，直接獲取三維激光(guāng)點雲，應用(yòng)分(fēn)類技術移除建築物(wù)、覆蓋植物(wù)等測點，保留地表測點，即可(kě)獲得(de)數字高(gāo)程模型（DEM）。

2、配合搭載數碼相機所拍(pāi)攝的(de)高(gāo)分(fēn)辨率數碼影(yǐng)像，進而生産數字線劃圖（DLG）。

機載激光(guāng)雷達技術相比于傳統的(de)航空攝影(yǐng)測量技術優勢突顯，可(kě)大(dà)幅減少測量工序及人(rén)工觀測制圖的(de)工作量，屬于半主動式直接測量技術，采用(yòng)高(gāo)精度、高(gāo)密度的(de) Lidar 點雲數據提取縱橫斷面，具有自動化(huà)程度高(gāo)、精度高(gāo)、速度快(kuài)等優勢。同時(shí)，也(yě)有利于開展三維鐵路線路設計工作。

激光(guāng)LIDAR 技術是近年來(lái)應用(yòng)越來(lái)越廣泛的(de)測量技術之一。由于可(kě)以快(kuài)速高(gāo)效獲取三維場(chǎng)景的(de)高(gāo)精度、高(gāo)密度點雲數據，實現對(duì)複雜(zá)場(chǎng)景的(de)高(gāo)精度測量，适應了(le)鐵路數字化(huà)勘測的(de)趨勢。

昌景黃(huáng)鐵路項目概況

機載激光(guāng)雷達包括外業數據采集和(hé)内頁數據處理(lǐ)，其中内業是指依據航攝資料和(hé)外控資料生産鐵路設計所需的(de)數字地形圖、數字正射影(yǐng)像和(hé)橫縱斷面。

新建昌景黃(huáng)鐵路起自江西省南(nán)昌市南(nán)昌東站，經上饒市、景德鎮市，安徽省黃(huáng)山市，終至黃(huáng)山北(běi)站。正線全長(cháng)約 286km，設站 9 座，預留樂(yuè)平設站條件。同步新建南(nán)昌樞紐聯絡線約 29.1km 以及南(nán)昌樞紐、景德鎮地區(qū)、黃(huáng)山地區(qū)相關配套工程等。昌景黃(huáng)定測階段縱斷面測量工作量爲 214.5km，橫斷面測量達 4799 個(gè)。

機載 LIDAR 在昌景黃(huáng)定測勘測中起到複核勘測成果資料和(hé)點雲切斷面的(de)作用(yòng)，一方面提高(gāo)了(le)勘測質量，另一方面節省了(le)外業投入，對(duì)勘測工期也(yě)起到極大(dà)的(de)促進作用(yòng)，發揮了(le)先進勘測技術在一線的(de)優勢。

相關勘察設計院将外業 GPS RTK、機載 LIDAR 和(hé)地面 LIDAR 實測橫斷面比對(duì)。選取的(de)地段位于 DK136+960-DK137+040 共計 80m 範圍，該段是丘陵地區(qū)，線路左側爲砍伐後幾乎裸露的(de)山體和(hé)開挖的(de)階梯，右側上層爲20m 左右高(gāo)的(de)松樹、下(xià)層是 3m 左右高(gāo)的(de)雜(zá)木(mù)林(lín)，比較茂密，比對(duì)了(le)DK136+960、DK136+980、DK137+000、DK137+020、DK137+040 計 5 個(gè)橫斷面（其DK136+960、DK136+980 地面 LIDAR 不具備置鏡條件沒有測，DK137+020 隻測了(le)左側部分(fēn)），比對(duì)結果如下(xià)： 

一、兩次的(de) GPS RTK 的(de)數據比較接近（其中 DK136+960 左側最後一個(gè)點第一次測量錯誤，DK136+980 因地質鑽探開挖導緻中線附近高(gāo)程差值較大(dà)）；

二、機載 LIDAR 與 GPS RTK 實測斷面的(de)形狀是吻合的(de)，點與點比對(duì)，最大(dà)誤差在 2m 左右，普遍稍高(gāo)于 GPS RTK 實測地面線；

三、地面 LIDAR 與GPS RTK 實測斷面個(gè)别地方誤差比較大(dà)（4.4m），從勘測質量和(hé)測量進度上看，地面 LIDAR 在測量普通(tōng)斷面上都沒有明(míng)顯優勢。

對(duì)隧道 1：500 地形進行了(le)比對(duì)，選取了(le)植被茂密、人(rén)迹罕至的(de)DK153+100-DK153+200 對(duì)外業來(lái)說也(yě)是很困難的(de)地方處進行比較，LIDAR 做(zuò)的(de) 1：500 地形圖與外業 GPS RTK 吻合程度比較高(gāo)，整體等高(gāo)線更準确；

外業 GPS RTK 因受高(gāo)程點範圍影(yǐng)響，在地形圖角落處 （如DK153+100 右側 50m），等高(gāo)線的(de)形狀反而是錯誤的(de)。

激光(guāng)雷達在提高(gāo)縱斷面精度的(de)方面清晰可(kě)見，同時(shí)避免了(le)實測時(shí)的(de)疏漏或誤差，保證了(le)勘測質量。

綜上所述，昌景黃(huáng)鐵路定測中機載 Lidar 和(hé) GPS RTK 實測縱橫斷面的(de)對(duì)比，得(de)出以下(xià)結論：

①機載 Lidar 和(hé) GPS RTK 實測形狀吻合，點與點的(de)對(duì)比有一定誤差，機載 lidar 的(de)精度更高(gāo)；

②在地形複雜(zá)、外業實測人(rén)員(yuán)很難安全到達區(qū)域，機載 lidar 的(de)優勢更加明(míng)顯，确保工作的(de)正常展開同時(shí)對(duì)安全生産起到了(le)保證作用(yòng)。

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