基于Trimble MX7移動實景影像測繪系統(tǒng)的公路運營管理

基于Trimble MX7移動實景影像測繪系統(tǒng)的公路運營管理

韓彥偉

(華北地質(zhì)勘查局519大隊，河北 保定 071000)

一、引言

我國公路里程每年都在迅速增長。一方面公眾對公路配套的交通信息服務(wù)需求顯著提高，另一方面公路管理部門的管理技術(shù)水平又遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于公路硬件的建設(shè)。落后的、零散的高速公路管理方式已經(jīng)無法適應(yīng)這一狀況的發(fā)展，問題主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①機(jī)動車保有量增長的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于公路建設(shè)速度。同時，一方面新建改建公路里程快速增長，一方面原有道路因資金不足、交通量過重等原因大范圍損壞，造成公路資源相對不足。周邊環(huán)境的變化迅速，公路原有的布局、設(shè)計、出入口布置等方面無法快速滿足這一變化，導(dǎo)致交通堵塞、事故頻繁和環(huán)境污染日益緊張。②相比公路建設(shè)水平而言，公路路網(wǎng)整體管理水平大大滯后，缺乏先進(jìn)的管理思想和手段，先進(jìn)的設(shè)備使用有限或不能充分發(fā)揮作用。

在路政管理、路產(chǎn)管理及綜合養(yǎng)護(hù)管理過程中，公路路政巡檢部門為了確保轄區(qū)內(nèi)公路線路的正常運作，需要安排路政巡檢人員定期到每條公路線路對公路及其附屬設(shè)施(路線、路基、路面、沿線設(shè)施、橋涵及交叉工程、綠化)和路況質(zhì)量進(jìn)行檢查、測量、評定，還需要對公路的養(yǎng)護(hù)管理資料(公路病害資料、公路病害修復(fù)信息、公路日常養(yǎng)護(hù)信息等)進(jìn)行更新、存儲等，并且為養(yǎng)護(hù)管理人員提供數(shù)據(jù)分析以提高管理質(zhì)量。路政巡視檢查和評測工作為所轄區(qū)域的正常交通暢通等提供了重要保障。車載移動測繪系統(tǒng)為公路路政巡檢與養(yǎng)護(hù)提供全方位的支持，完成對公路設(shè)施從病害檢測、養(yǎng)護(hù)計劃下達(dá)和養(yǎng)護(hù)竣工驗收的閉環(huán)管理。

車載移動測繪技術(shù)是一種新興的空間地理信息獲取與更新技術(shù)，它是在機(jī)動車上裝配全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)、相機(jī)系統(tǒng)(CCD)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)等先進(jìn)的傳感器和設(shè)備，在車輛的高速行進(jìn)中，快速采集道路及其兩旁地物的空間位置數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)同步存儲在車載計算機(jī)系統(tǒng)中，事后基于數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行空間地理信息提取與分析，形成內(nèi)容豐富的空間信息數(shù)據(jù)庫。

二、Trimble MX7移動實景影像測繪系統(tǒng)

Trimble MX7是一套安裝在各種移動載體平臺上的空間影像獲取系統(tǒng)，該系統(tǒng)將工業(yè)化的高分辨率360°全景數(shù)字相機(jī)、高精度的定位定姿子系統(tǒng)、大容量的存儲子系統(tǒng)，以及工控組件等緊密集成為一體化系統(tǒng)，用于獲取具有地理參考信息的全景數(shù)字圖像，滿足資產(chǎn)清查與管理、影像日志獲取及GIS數(shù)據(jù)更新。該系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，通過無線連接方式，用觸摸式平板電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)采集控制，在車輛的高速行進(jìn)過程中，能快速采集道路及各種附屬設(shè)施的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1　Trimble MX7系統(tǒng)組成與安裝

三、MX7移動實景影像測繪系統(tǒng)在公路運營管理中的優(yōu)勢

公路的運營維護(hù)管理是一個長期的過程，需要對不同時期、不同級別公路數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合對比分析，因此公路各種地物特征數(shù)據(jù)采集也要求定期、定時進(jìn)行。通過MX7車載實景影像移動測繪系統(tǒng)進(jìn)行道路數(shù)據(jù)采集，具有以下優(yōu)勢：

1) 不影響公路的正常作業(yè)，數(shù)據(jù)采集快速高效(測繪車行駛速度可達(dá)60～120km/h)，數(shù)據(jù)精度高。

2) 系統(tǒng)的位置、姿態(tài)信息獲取采用GNSS輔助慣導(dǎo)的集成解決方案，能克服GNSS信號失鎖問題。

3) 一套系統(tǒng)即可在較短時間內(nèi)完成公路沿線所有數(shù)據(jù)的一次性采集，既保證了高質(zhì)量、高一致性的數(shù)據(jù)獲取，同時也降低了數(shù)據(jù)采集成本。

4) 系統(tǒng)組件具有高穩(wěn)定可靠性，在隧道等復(fù)雜環(huán)境下系統(tǒng)運行穩(wěn)定，能長時間連續(xù)作業(yè)。

5) 系統(tǒng)無須檢校標(biāo)定，安裝與拆卸靈活，可根據(jù)公路建設(shè)與管理的需求，按照不同周期進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

6) 通過獲取的360°高清數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行道路各種設(shè)施、路面等特征地物的識別提取及相應(yīng)的空間三維量測與分析。

四、MX7移動實景影像測繪系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理

Trimble MX7作業(yè)包括現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理兩大步驟。數(shù)據(jù)采集時要進(jìn)行系統(tǒng)安裝、基站(或控制點)布設(shè)與MX7移動數(shù)據(jù)采集(POS數(shù)據(jù)/數(shù)字全景圖像數(shù)據(jù)采集)；內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理包括定位定姿數(shù)據(jù)解算、數(shù)字全景圖像數(shù)據(jù)地理參考重建，提取成果數(shù)據(jù)等內(nèi)容。

五、MX7移動實景影像測繪系統(tǒng)在公路運營管理中的應(yīng)用

目前，Trimble MX7移動實景影像測繪系統(tǒng)在公路運營管理中的應(yīng)用主要集中在以下幾個方面：公路基礎(chǔ)空間地理數(shù)據(jù)獲取與更新、道路資產(chǎn)管理、公路三維實景影像在線發(fā)布與瀏覽等。

1. 公路基礎(chǔ)空間地理數(shù)據(jù)獲取與更新

隨著公眾交通信息服務(wù)等業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，對道路基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)獲取與更新提出了更高的要求，要求獲取的道路數(shù)據(jù)具有高精度、高可靠性與現(xiàn)實性。通過MX7系統(tǒng)快速獲取的空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)可以滿足各種不同的應(yīng)用需求。

通過MX7系統(tǒng)數(shù)據(jù)后處理平臺Trident Imaging，可基于MX7系統(tǒng)獲取的360°全景數(shù)字影像創(chuàng)建車道線、道路邊線、交通標(biāo)志標(biāo)牌、信號燈、匝道、平交道口等公路基礎(chǔ)空間地理數(shù)據(jù)。同時也可以將不同時期已有的公路基礎(chǔ)空間地理數(shù)據(jù)加載疊加到最新采集的公路實景影像數(shù)據(jù)上，對原有基礎(chǔ)空間地理數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯與更新。

2. 道路資產(chǎn)管理

公路沿線兩側(cè)有各種交通安全與管理設(shè)施，如護(hù)欄、里程樁、路燈、通信電桿、公路通信、監(jiān)控、緊急電話、交通標(biāo)志、信息顯示屏、綠化帶等。在公路運營過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)各種資產(chǎn)因損壞、交通誘導(dǎo)指示變化等因素發(fā)生空間位置或信息變更，需要不定期地對各種設(shè)施進(jìn)行維護(hù)與更新，在維護(hù)更新時需要對各種資產(chǎn)有精確的定位，這些位置信息需要通過公路資產(chǎn)GIS數(shù)據(jù)庫來獲得。同時對發(fā)生變更或已作維護(hù)的設(shè)施應(yīng)記錄到公路資產(chǎn)管理數(shù)據(jù)庫中，做到公路資產(chǎn)現(xiàn)狀與公路資產(chǎn)數(shù)據(jù)庫高度一致。通過MX7移動實景影像測繪系統(tǒng)，可以創(chuàng)建公路資產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，同時也可基于最新實景影像對公路資產(chǎn)維護(hù)信息進(jìn)行快速更新。

3. 公路三維實景影像在線發(fā)布與瀏覽

MX7移動實景影像測繪系統(tǒng)獲取的360°街景影像與公路矢量地圖數(shù)據(jù)集成，構(gòu)成三維實景影像與二維電子地圖聯(lián)動，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布后，公路管理人員可在二、三維實景影像地圖上進(jìn)行公路資產(chǎn)的空間量測、維護(hù)信息查詢等(如圖2所示)。

圖2　三維實景影像與二維電子地圖在線發(fā)布

六、結(jié)束語

在數(shù)字交通建設(shè)與管理中，道路標(biāo)線、交通標(biāo)志等道路特征可以定位出車輛行駛的正確位置，以便對其行駛進(jìn)行有效控制，對維護(hù)交通秩序、保障行車安全都起著極其重要的作用。Trimble MX7移動實景影像測繪系統(tǒng)能提供一種新的測圖數(shù)據(jù)源，為道路施工測量、道路資產(chǎn)管理、道路維護(hù)、智能交通的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)提供快速、準(zhǔn)確的高精度數(shù)據(jù)采集方式，對道路等GIS基礎(chǔ)數(shù)據(jù)實現(xiàn)快速更新提供了支持。該系統(tǒng)無論是數(shù)據(jù)采集速度、采集方式、數(shù)據(jù)的豐富程度還是后期數(shù)據(jù)處理都有一個質(zhì)的飛躍，滿足了當(dāng)今公路行業(yè)對空間地理信息獲取與更新的需求，大大提高了公路管理部門的工作效率。

(本專欄由天寶測量部和本刊編輯部共同主辦)

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