基于车载LiDAR技术的既有铁路复测要素提取研究

发布时间：2023-02-19 17:36

　　铁路一直以来就是国家发展必不可少的交通设施,同时也作为资源型和环境友好型的运输主要方法之一,大力建设铁路已经成为国内各方面的共识。铁路是国民经济发展的重要纽带,近几年我国铁路发展尤为明显,呈现出突飞猛进的发展速度,特别是在高速铁路方面表现的更为明显。铁路的大量发展对铁路以后的养护及维修测量工作提出了更高的要求。所以找到一套适合铁路复测的技术方法尤为重要。车载LiDAR测量技术能够快速、实时、高效的获取既有铁路空间几何信息,可以代替传统的技术应用于铁路复测中去。同时也需要对获取的大量点云数据找到系统、高效、精确的处理方法来获取铁路各要素实时信息。因此,本文利用车载LiDAR测量技术,以轨顶点和铁路线形要素的快速、准确获取为目的,进行了以下研究:(1)阐述了车载LiDAR系统测量原理,基于车载LiDAR技术的既有铁路复测方法,建立基站控制网、标靶控制网来提高获取初始点云数据的精度以满足复测精度要求。(2)综述车载LiDAR点云数据存储方式以及读取方法,点云数据处理的基本方法和理论。首先研究了点云的滤波方法,随后提出一种基于改进最小二乘移动曲面拟合的滤波方法。(3)在滤波的基础上根据LiDA...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文组织结构
第二章 既有铁路车载LiDAR系统测量方法
    2.1 车载LiDAR系统组成及工作原理
    2.2 扫描控制网的建立
        2.2.1 基准站控制网的技术指标与测量
        2.2.2 标靶控制网的技术指标与测量
    2.3 扫描设备选取与参数设置
    2.4 扫描方案与点云数据预处理
        2.4.1 三维点云坐标转换
    2.5 本章小结
第三章 铁路轨顶点的提取
    3.1 基于Matlab的LAS格式数据解析与显示
        3.1.1 LAS格式介绍
        3.1.2 LAS格式数据读取与显示
        3.1.3 激光的反射系数与回波信号强度
    3.2 车载LiDAR点云数据滤波处理
        3.2.1 数学形态学滤波
        3.2.2 基于不规则三角网的渐进加密滤波算法
        3.2.3 改进移动窗口曲面拟合滤波方法
    3.3 铁路轨顶点提取与提取误差分析
        3.3.1 点云滤波
        3.3.2 多种条件约束下的轨顶点提取
        3.3.3 轨顶点提取的误差分析
    3.4 本章小结
第四章 铁路轨道平面曲线逆向拟合及要素提取
    4.1 平曲线计算的数学模型
        4.1.1 直线参数的正交最小二乘拟合法
        4.1.2 圆参数拟合数学模型
        4.1.3 缓和曲线的特性及参数求解
    4.2 中线特征点的提取与里程推算
        4.2.1 基于定长弦斜率的线路分段方法
        4.2.2 曲线参数优化
    4.3 平曲线各要素提取及精度分析
        4.3.1 点云数据压缩
        4.3.2 曲线参数拟合与精度分析
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
参考文献
致谢



本文编号：3746661