基于激光掃描的既有軌道狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法與精度分析.pdf

1、地面激光掃描技術(shù)是一個(gè)應(yīng)用較為廣泛的技術(shù),它是伴隨著逆向工程發(fā)展而來(lái)的。目前公路測(cè)量,橋梁隧道變形監(jiān)控,古建筑測(cè)量,機(jī)械設(shè)計(jì),采礦業(yè)等諸多領(lǐng)域都廣泛應(yīng)用該技術(shù),并且取得了一定了成就,但是在鐵道工程領(lǐng)域應(yīng)用很少,尤其是在既有線軌道狀態(tài)監(jiān)測(cè)和維修中的應(yīng)用幾乎接近于空白,所以對(duì)激光掃描技術(shù)在既有軌道狀態(tài)監(jiān)控中的應(yīng)用方法研究和精度分析是具有重要意義的。
　　本文先研究基于激光掃描技術(shù)來(lái)確定對(duì)軌道勘測(cè)方法,主要從激光掃描儀的選擇,標(biāo)靶類(lèi)型及

2、布置方式和距離的選擇,掃描間隔距離的確定,掃描方案分析比較來(lái)確定適合于鐵路線路的激光掃描方案,并且以甘泉鐵路的一段為例進(jìn)行對(duì)激光掃描,掃描過(guò)程中邊掃描邊對(duì)方案進(jìn)行研究確定并且采集線路的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。對(duì)該段鐵路線路進(jìn)行激光掃描后,需要對(duì)該段鐵路的掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)處理。與其它的構(gòu)建物形式不同,針對(duì)于鐵路線路帶狀結(jié)構(gòu)物,其掃描時(shí)需要分段對(duì)鐵路進(jìn)行掃描和數(shù)據(jù)提取,故對(duì)于鐵路點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理方法需要進(jìn)行針對(duì)性的研究:首先,將掃描所得到的各站軌道點(diǎn)

3、云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接,形成一個(gè)關(guān)于該鐵路線路的點(diǎn)云數(shù)據(jù)集合,進(jìn)而可以反映和還原被測(cè)線路的真實(shí)狀態(tài),并且對(duì)軌道的整體數(shù)據(jù)形成漫游;其次,通過(guò)對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理,如點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波,分割等,按照軌道幾何形位因素(軌距、軌向、高低等)進(jìn)行數(shù)據(jù)提取等;最后,針對(duì)提取的軌道幾何形位數(shù)據(jù),依據(jù)線規(guī)要求,對(duì)提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,并對(duì)其精度進(jìn)行分析。
　　本文主要采用 Surphaser25HSX激光掃描對(duì)鐵路線路進(jìn)行全景掃描,利用Cyclone、Geomag

4、ic Studio和Geomagic qualify等軟件,針對(duì)于各個(gè)軟件的不同特點(diǎn),綜合鐵路點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理特點(diǎn),將這些處理軟件綜合起來(lái)使用,取長(zhǎng)補(bǔ)短,使其發(fā)揮最大的功能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,已達(dá)到鐵路點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理的目的。在處理點(diǎn)云數(shù)據(jù)過(guò)程中,分析鐵路點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理方法與普通的工業(yè)設(shè)計(jì)處理方法的不同點(diǎn),來(lái)確定鐵路點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理方法,通常對(duì)各站點(diǎn)云數(shù)據(jù)采用處理的有點(diǎn)云數(shù)據(jù)的拼接,數(shù)據(jù)濾波,多站對(duì)齊,特征提取和數(shù)據(jù)分割,在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中,比工業(yè)設(shè)計(jì)等采

5、用的處理方法有所簡(jiǎn)化和不同。處理得到的數(shù)據(jù)可以通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)檢測(cè)軟件進(jìn)行分析,確定該方法的正確性,產(chǎn)生以顏色代表偏差的偏差效果圖。通過(guò)得到軌道點(diǎn)云數(shù)據(jù),得到軌道的幾何形位值,包括軌道的軌距,軌向和高低等數(shù)據(jù);通過(guò)對(duì)道床點(diǎn)云數(shù)據(jù)的分割可以提取到道床的厚度等。
　　本文研究具有重要的實(shí)踐意義,不同與以往的鐵路測(cè)量單點(diǎn)測(cè)量方法,它將鐵路數(shù)據(jù)連續(xù)數(shù)字化,使鐵路點(diǎn)云數(shù)據(jù)更加貼近鐵路的真實(shí)狀態(tài),從中根據(jù)人們的目標(biāo)意愿從中提取軌道的幾何數(shù)據(jù)、道床