[发明专利]一种基于车载激光雷达技术的铁路既有线复测方法

权利要求书

1.一种基于车载激光雷达技术的铁路既有线复测方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：在进行车载激光雷达扫描前，在待测铁路沿线每隔预设距离布设一个控制标志(1)；

步骤2：并采用全站仪自由设站法测量每个控制标志(1)中心点在铁路工程坐标系下的位置坐标；

步骤3：在待测铁路沿线沿待测铁路走向布设多个GPS基站，将车载激光雷达系统安装于铁路通勤车或轨检车上，沿铁路进行扫描作业，获取铁路沿线中轨道、铁路设备设施、铁路周围地形和控制标志(1)的激光点云数据和影像数据，并将影像数据的颜色赋给对应的激光点云数据，形成彩色激光点云数据；

步骤4：在计算机中利用控制标志(1)的位置坐标作为参考点对获取的彩色激光点云数据进行精度精化处理，从而去除彩色激光点云数据中的误差；

步骤5：在计算机中从经过精度精化处理的彩色激光点云数据中提取铁轨轨面线激光点数据；

步骤6：在计算机中利用铁轨轨面线激光点数据，恢复既有铁路的线型；

所述步骤5中，在计算机中从经过精度精化处理的彩色激光点云数据中提取铁轨轨面线激光点数据的具体方法包括如下步骤：

步骤501：通过人工判读方式，并依据颜色、强度及几何形状信息对彩色激光点云数据中的轨面位置进行判别，并得到轨道的剖面图；

步骤502：使用点云数据处理软件中的鼠标调整工具，并设置为选取最近点模式，通过人工判读，基于计算机辅助设计软件的智能线工具在剖面图上沿着轨面最高点对轨道进行跟踪，形成粗略轨面线；

步骤503：使用点云数据处理软件的基于线分类工具，提取出平面 距离水平特征线小于3cm且高差也小于1cm的激光点作为备选点；

步骤504：使用点云数据处理软件的线拟合工具利用步骤503得到的备选点对轨面线进行样条曲线拟合，形成最终的精确轨面线。

2.根据权利要求1所述的基于车载激光雷达技术的铁路既有线复测方法，其特征在于：所述步骤4中利用控制标志(1)的位置坐标作为参考点对获取的彩色激光点云数据进行精度精化处理的具体方法包括如下步骤：

步骤401：将彩色激光点云数据导入计算机的点云数据处理软件中，并以强度形式显示点云；

步骤402：在强度显示模式下，打开点云数据处理软件的鼠标调整工具，并设置为选取最近点模式，通过人工判读，基于计算机辅助设计软件的智能线工具沿控制标志(1)表面的水平特征线进行跟踪，绘制出水平特征线，然后打开点云数据处理软件的基于线分类工具，提取出平面距离水平特征线小于1cm且高差也小于1cm的激光点作为备选点，点云数据处理软件中的线拟合工具对备选点进行拟合，得到水平特征线；

步骤403：通过人眼判读，基于计算机辅助设计软件软件的智能线工具沿控制标志(1)表面的垂直特征线进行跟踪，绘制出垂直特征线，然后打开点云数据处理软件的基于线分类工具，提取出平面距离垂直特征线小于1cm且高差也小于1cm的激光点作为备选点，点云数据处理软件中的线拟合工具对备选点进行拟合，得到垂直特征线；水平特征线和垂直特征线的交点为控制标志(1)的激光点云坐标；

步骤404：计算步骤403得到的每个控制标志(1)的激光点云坐标与步骤2中全站仪测量的控制标志(1)位置坐标之差；

步骤405：设A点和B点为在时间上与激光点P最近的两个控制标志(1)，激光点P对应的GPS时间为t，A点和B点对应的GPS时间分别为t₁和t₂，记dt₁＝t-t₁，dt₂＝t₂-t，设与P最近的三个控制标志(1)为A、B、C，即P位于以A、B、C为顶点的三角形内；(x_i,y_i,z_i)为A、 B、C的激光点云三维坐标(i＝1,2,3)，(dx_i,dy_i,dz_i)为A、B、C的激光点云坐标与控制标志(1)实测坐标在三个方向上的差值(i＝1,2,3)，即为步骤404得到的坐标之差，(x,y,z)为P点的激光点云三维坐标，(dx,dy,dz)为P点的三维坐标改正数；

记(dx_time,dy_time,dz_time)为基于时间线性内插得到的P点的坐标改正数，(dx_position,dy_position,dz_position)为基于三角面内插得到的P点的坐标改正值，即：

将上述公式1和公式2求加权和，并预设权值为0.5，得到激光点P的最终坐标改正数：

步骤406：利用上述最终坐标改正数对获取的彩色激光点云数据进行修正，即修正彩色激光点云数据中的每个激光点进行修正，实现彩色激光点云数据的精度精化处理。