[发明专利]一种基于点云和影像融合技术的铁路营业线三维中线制作方法

说明书

本发明涉及一种基于点云和影像融合技术的铁路营业线三维中线制作方法，包括以下步骤，S1外业控制测量；S2航摄数据获取；S3数据预处理；S4激光点云与影像密集点云配准融合；S5点云切割；S6铁路营业线实景三维重建；S7轨道中心特征点提取；S8铁路线路中心点特征提取；S9铁路三维中线制作。本发明采用激光点云与影像密集点云配准融合，有效提升了激光雷达点云的密度、完整性和平滑性；本发明进行了铁路营业线实景三维重建，该实景三维场景既包含了高精度的几何特征，又包含了丰富的纹理属性，便于量测和判别；本发明有效减少传统铁路营业线测绘的工作量，并大幅提高了外业作业安全性，具有很大的实际应用价值。

技术领域

本发明属于铁路工程勘测和运营维护技术领域，特别涉及一种基于点云和影像融合技术的铁路营业线三维中线制作方法。

背景技术

随着科技的发展，中国铁路建设日新月异，铁路里程和覆盖范围不断增加，截止2019年底我国铁路营运里程超过13万公里，其中高铁3.5万公里，营运铁路中，复线率和电气化率均达到50％以上。为了提升铁路运量和保障铁路运营安全，每年铁路部门都需要对部分铁路进行既有线复测、电气化改造及扩能增二线等工作，这些项目都需要对铁路营业线进行“三贯通”测量，其中铁路三维中线的测量是这些工作的重要基础。

为了保障铁路的正常运行，不仅要有良好的线路和相关设施，而且对这些设置的位置精度要求也在不断提高，线路运行的几何状态尤其重要，已经成为制约铁路扩能或提速的关键因素之一。传统的营业线测量采用钢尺、拉链子等纯人工方式，效率极低，并且精度较差；随着测绘技术的进步，GPS-RTK手段开始逐步应用开来，虽然纯作业效率有了很大提升，但是营业线天窗时间有限，仍然存在着安全性差、上线困难的难题。近年来，随着无人机技术的飞速发展，无人机航摄系统凭借其操控简单、使用灵活、性价比高的特点，在测绘行业和铁路行业的应用优势日渐凸显，应用范围也在不断拓宽，使得基于无人机航摄系统的铁路营业线三维中线测量成为了可能，但是目前仍没有出现成型的技术和方法。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题提供一种基于点云和影像融合技术的铁路营业线三维中线制作方法，基于该方法能够高效高精度制作线位三维中线，为后续线路中心坐标采集、平面拟合、平面测绘提供基础数据，大幅减少了外业工作量，并能够有效提高铁路营业线测量的安全性。

本发明包括如下技术方案：

一种基于点云和影像融合技术的铁路营业线三维中线制作方法，包括以下步骤：S1外业控制测量；S2航摄数据获取；S3数据预处理；S4激光点云与影像密集点云配准融合；S5点云切割；S6铁路营业线实景三维重建；S7轨道中心特征点提取；S8铁路线路中心点特征提取；S9铁路三维中线制作。

所述S1包括S1-1在研究区按规则沿铁路线位两侧布设平面控制点标志并获取标志点的平面坐标和S1-2在研究区按规则沿铁路线位两侧布设高程控制点标志并获取高程坐标。

所述S2包括S2-1获取研究区的高密度激光点云和S2-2高分辨率数码影像；所述S3包括S3-1激光点云数据预处理和S3-2影像数据预处理；

所述S3-1具体为对步骤S2获取的激光点云处理，利用步骤S1获取的控制点坐标对激光点云进行平面和高程误差改正，然后对改正后的激光点云进行滤波处理，除去噪声点；所述S3-2具体对步骤S2获取的影像进行处理，利用步骤S1获取的控制点坐标辅助影像进行空三加密和逐像素密集匹配；基于影像密集匹配得到的影像点云数据进行滤波处理，除去噪声点；

所述S4具体为基于步骤S3中的激光点云和影像密集点云数据进行点云精确配准，得到融合后点云数据；

所述S5具体为基于步骤S4得到的融合后点云数据，利用铁路营业线矢量线位制作左右各50m的缓冲区，对点云进行切割，得到铁路营业线测绘的有效点云数据；