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成乐高速扩建 机载激光雷达一飞而过绘“3D图”

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2017-08-18
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摘要 : 以后成南高速、成绵高速、成温邛高速的扩容都可能用到激光雷达扫描技术。

以往的高速路上,常可见这样的场景:一前一后两辆闪烁着警灯的巡逻车之间,一组工作人员正操作着测绘仪器。每测完一段,人员、设备和巡逻车都同步向前移动一段距离。飞驰的汽车或从他们身边掠过,或急剧刹车,作业区附近一时险象环生。技术人员在“用生命测量”的同时,也造成道路阻断、拥堵,给过往车辆造成极大不便和风险。

成乐高速扩建 机载激光雷达一飞而过绘“3D图”
机载激光雷达将架在起落架上

成乐高速扩建 机载激光雷达一飞而过绘“3D图”
机载激光雷达原理图

  近日,在成乐高速扩容改造上百公里的测量中,四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院首次应用机载激光雷达扫描技术。原本需要3个月且可能断道的危险测量工作,只花了10来天便得以安全完成,且未对正常交通造成影响。

  外形像个微波炉

  8月2日,在彭山通用机场,一架小型直升机搭载着激光雷达腾空而起,飞向成乐高速扩容A3标段上空,进行空中扫描。这是在四川省高速公路改扩建工程中的首次应用,也标志着人工断道测绘的传统方式将逐渐成为历史。

  激光雷达被架在直升机起落架上,它的外形并不炫酷,激光扫描器方方正正的就像一个微波炉。微波炉的侧面,并排装着数码相机和一个叫IMU的设备,相机镜头朝下,用于获取地面的彩色数码影像,而简称为IMU的“惯性测量单元”就像雷达的平衡器官,随时感知着雷达的姿态。激光传感器头在微波炉的下方每秒发射和接收数百万个激光脉冲,对地面进行精确测量。

  激光扫描器和相机是独立的两个系统,却都接受控制存储器的指挥。带有激光和相机的传感器部分通过数据线与控制存储器相连,如果把雷达的传感器比作耳机和麦克风,放在直升机机舱的存储器则是一部“手机”,收揽所有测量结果。

  由于直升机震动比较厉害,雷达的4个支脚装有脚垫减震,就像穿了4只厚底的松糕鞋。

  工作就像在扫地

  “激光雷达工作时就像扫地”,公路院测绘分院教授级高工杨洪形象地说,激光一条一条地、左右横着扫,飞机往前飞,每秒数百万激光点呈“之”字形分布,就把需要测量的区域都覆盖了。

  但飞机要飞直线,而公路是带状的,线路比较弯曲,就只能分成一段段地飞,“飞弯曲了,数据不好处理”。从眉山到乐山,再加上峨眉山支线,一共分成了50多段,飞行员都“转晕了”。成都商报记者看到,航线就如一条条断裂的五线谱。

  正因为公路呈带状,动则绵延一两百公里,激光雷达扫描技术不成熟时难以运用,近些年才兴起。目前,此项技术已应用于新机场高速高架的底层道路和广元到平武高速公路等的测量,高速改扩建项目是第一次。测绘分院负责人告诉记者,以后成南高速、成绵高速、成温邛高速的扩容都可能用到激光雷达扫描技术。

  作用不堵路又安全

  该负责人表示,激光雷达扫描是一种全球趋势的测绘手段,将大量减少人工测绘。与人工测绘相比,其最大的优势就是不用阻断道路,同时能保证工作人员的安全。特别是改扩建项目,用传统的方式去测,不仅要占用车道造堵,在车辆的干扰之下,效率低下,工作人员也有危险。

  曾经,70公里的道路由20几个人测了两个月;而运用激光雷达扫描,3天完成5个架次的飞行作业,累计仅用9个小时就完成了测绘工作。地面配合人员仅为往常的1/2~1/3。

  其次,激光雷达扫描非常准确直观,相当于把野外搬到室内,而现场可能只看到局部。改扩建工程既有新车道,也有旧车道,新旧要无缝衔接,测量就必须准确。比如路面加铺沥青、水泥混凝土1厘米与5厘米造价差别很大。这么长的公路,一旦测错了,损失更惨重。从杨洪提供的图上,记者看到,激光雷达影像扫描甚至能看清行驶车辆上的年审标志。

  同时,没有道路的悬崖绝壁、茂密的森林、沼泽湿地或其他无法进入的地方,激光雷达都能成功完成测量工作。还能为三维实景模型提供基础数据,方便建设、养护和运营管理等。

  据了解,成乐高速扩容项目青龙场至眉山试验段设计完毕,目前已全面开工;主体工程初步设计户外工作也已完成。

               来源:成都商报

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