[发明专利]基于原始激光点云的铁路横断面测量方法

说明书

本发明提供一种基于原始激光点云的铁路横断面测量方法，能快速生成铁路横断面轮廓。包括步骤：S1，生成铁路中线；S2，通过横断面采集数据生成横断面线，横断面线为垂直于铁路中线的线段，根据横断面线、地形和点密度情况，设置剖切宽度d，剖切点云；S3，根据横断面参数，采用等间距内插提取算法和道格拉斯普克算法提取每个横断面的特征点，获得铁路横断面的轮廓。其基于原始高精度LiDAR点云数据快速生成铁路横断面轮廓，无需点云分类、无需构建TIN、无需构建数字高程模型DEM，减少数据处理时间。还能最大程度保留表达铁路固有特征的地物点，避免生成的铁路横断面轮廓存在缺失和拉花等缺陷。

技术领域

本发明涉及测绘技术领域，具体涉及一种基于原始激光点云的铁路横断面测量方法。

背景技术

传统的国内铁路横断面采集方法主要包含以下几种：

(1)人工测量方法：人工使用GNSS-RTK、全站仪等设备进行接触式测量，获取指定里程的横断面数据。人工测量不仅存在工作量大的缺点，而且存在效率低、作业风险高等缺点。

(2)航空摄影测量法：通过航空飞行器上的航摄仪器对地面连续摄取像片，结合地面控制点测量获取横断面数据。为了保证精度，须结合全野外高程控制点和大量实测的高程散点。故该方法内业立体测量工作量大。

(3)激光雷达测量法：LiDAR作为一种新型对地观测手段，具有效率高、高精度、全方位、三维直接测量等技术优势。其通过车载、机载或背包等方式采集数据，自动化程度高。LiDAR系统所获取的原始数据是大量密集的点云数据，通过对点云数据进行处理，能够获得铁路横断面轮廓。

随着技术的不断发展，将点云转化为数字高程模型DEM得到广泛应用。DEM是描述区域地貌形态的空间分布的地面模型，DEM能够提取相关的多种地形特征。通过DEM与DOM叠加的方法获得铁路的横断面轮廓，能获得比对比文件精度更高的铁路横断面轮廓。首先，对点云数据进行预处理、点云分类，筛选出地面点。构建TIN生成DEM，与对应区域的DOM正射影像进行叠加，经过长时间大量计算后生成.mpt文件，最后基于.mpt的三维模型利用铁路线路参数对所需铁路横断面进行自动化批量采集，并利用DOM数据人工判识，交互式赋予变化点属性信息。该方法自动化程度高，无需“天窗”时间和上线测量，但是由于点云分类和生成.mpt文件的时间很长，需要耗费大量的人力和时间成本。同时，其应用于铁路横断面测量时存在铁轨等特征位置易被“拉花”或缺失等问题，精度不足。该方法对计算机性能要求亦较高，故实用性不强。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于原始激光点云的铁路横断面测量方法，能快速生成铁路横断面轮廓。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于原始激光点云的铁路横断面测量方法，包括步骤：

S1，生成铁路中线；

S2，通过横断面采集数据生成横断面线，横断面线为垂直于铁路中线的线段，根据横断面线、地形和点密度情况，设置剖切宽度d，剖切点云；

S3，根据横断面参数，采用等间距内插提取算法和道格拉斯普克算法提取每个横断面的特征点，获得铁路横断面的轮廓。

进一步的，所述步骤S3之后还包括步骤：

S4，通过对第一数据和第二数据交互处理，添加、删除或修改生成的横断面轮廓线，并编辑特征点的属性；

第一数据包括点云数据、铁路中线数据和横断面数据，第二数据包括俯视角度的DOM正射影像数据。

进一步的，所述步骤S3中的道格拉斯普克算法包括步骤：

S31，横断面轮廓包括多个点，选取两点虚连一条直线线段作为参考线A，该两点之间的其余各点沿参考线A分布，分别求出两点之间的其余各点到参考线A的距离；