本發(fā)明涉及測繪領(lǐng)域，特別涉及一種通過分塊調(diào)度道路面點云，以公里為單位，構(gòu)建三角網(wǎng)（TIN網(wǎng)），最后按照特定算法獲取高精度道路縱橫斷面的一種基于LiDAR點云的道路縱橫斷面獲取方法。

背景技術(shù)：

LiDAR（Light Detaction And Ranging）具有多回波特性，可以快速獲取高密度、高精度的地表高程數(shù)據(jù)，截至目前機載、車載LiDAR技術(shù)的優(yōu)勢已獲得國內(nèi)外公路設(shè)計行業(yè)的認(rèn)可，在該行業(yè)的應(yīng)用日漸廣泛，主要用于獲取生成DEM產(chǎn)品、生成道路模型及縱橫斷面。

由于道路斷面測量主要是通過傳統(tǒng)測量的方法獲取，目前國內(nèi)主流的道路設(shè)計軟件（如緯地軟件）所使用的模型數(shù)據(jù)大部分為文本格式或其他主流軟件格式（如CAD的*.dwg），并不支持大數(shù)據(jù)量的點云數(shù)據(jù)(*.las格式)。激光點云數(shù)據(jù)不僅精度高，且點云密集，精度均勻、統(tǒng)一。激光點云應(yīng)用于道路縱橫斷面提取會大幅度提高斷面精度，并可以避免由于設(shè)計變線導(dǎo)致的縱橫斷面重新測量。經(jīng)測試，道路設(shè)計軟件若想使用點云數(shù)據(jù)，只能抽稀點的方式提取高程點生成模型，這樣會影響了道路模型的精度。

現(xiàn)有技術(shù)不能同時滿足以下需求：

1、海量點云數(shù)據(jù)的組織處理：數(shù)據(jù)量大是LiDAR點云的特點之一，一次飛行機載激光雷達(dá)或一天車載激光雷達(dá)采集的點云數(shù)據(jù)量可達(dá)幾十GB甚至上百GB，較難于管理調(diào)度。2 、多種格式的數(shù)據(jù)支持；3、 斷面成果精確表達(dá)等需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供一種基于LiDAR點云的道路縱橫斷面獲取方法，本發(fā)明通過工程文件組織點云數(shù)據(jù)的思路，通過工程文件管理點云數(shù)據(jù)，自動調(diào)用道路中軸線相應(yīng)范圍內(nèi)的地面點云數(shù)據(jù)，經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換后用于構(gòu)建TIN網(wǎng)。通過無縫分塊的方法，巧妙的解決了點云數(shù)據(jù)量大無法統(tǒng)一讀取的問題。支持設(shè)計道路的矢量格式與緯地平面格式的讀入，保證了多格式的讀入。結(jié)合緯地軟件繪制縱橫斷面圖,下圖為由緯地軟件建模生成的橫斷面與由本方法使用點云生成的橫斷面的對比，很明顯由點云生成的橫斷面更能精確反映地形起伏，可為道路設(shè)計提供更可靠更精細(xì)的設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本方法采用了點云數(shù)據(jù)直接參與道路設(shè)計，實現(xiàn)了機載激光雷達(dá)新技術(shù)在道路設(shè)計中的應(yīng)用。使高密度、高精度、大數(shù)據(jù)量的點云準(zhǔn)確的應(yīng)用到道路交通設(shè)計行業(yè)，避免了傳統(tǒng)斷面測量的效率低、精度不統(tǒng)一等缺點。

本發(fā)明實施例提供一種基于LiDAR點云的道路縱橫斷面獲取方法，其中，該方法包括如下步驟：

道路數(shù)據(jù)獲取：經(jīng)過外業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、點云濾波等步驟生成濾波后道路地面點云數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)組織分塊：按照適合的距離方格對點云數(shù)據(jù)分塊管理；

數(shù)據(jù)構(gòu)建TIN網(wǎng)：根據(jù)已有的道路中軸線，按照特定距離緩沖構(gòu)建TIN網(wǎng)；

計算斷面成果：根據(jù)里程文件生成縱橫斷面文件。

一種基于LiDAR點云的道路縱橫斷面獲取方法，其中，所述道路數(shù)據(jù)獲?。航?jīng)過外業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、點云濾波等步驟生成濾波后道路地面點云數(shù)據(jù)；其中，道路數(shù)據(jù)獲取的具體步驟為：

外業(yè)控制：通過傳統(tǒng)測量方式采集多個控制點，將控制點獲取的點云數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正與檢核；

數(shù)據(jù)采集：通過機載雷達(dá)或車載雷達(dá)在作業(yè)區(qū)啟動工作系統(tǒng)，啟動全球定位系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，開啟各傳感器，設(shè)備記錄激光回波原始數(shù)據(jù)，通過掃描帶獲取道路及兩側(cè)的原始機載激光數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)預(yù)處理：在數(shù)據(jù)采集完成后，對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，生成軌跡和姿態(tài)，然后將激光掃描儀測量的激光回波距離數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，得到點云WGS- 84 坐標(biāo)系下的絕對坐標(biāo)，最后利用外業(yè)控制測量數(shù)據(jù)對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配糾正，生成滿足精度要求的原始數(shù)據(jù)；

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：使用七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型，計算WGS- 84 坐標(biāo)系向地方坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的參數(shù)，對點云數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到地方坐標(biāo)系下的點云數(shù)據(jù)；

點云濾波：對點云進(jìn)行分類，分出地面點與非地面點，通過設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行粗分類，然后人工將點云中的樹木、電線、交通牌、房屋、車輛、電桿等非地面的點云過濾掉，最終獲得道路及兩側(cè)地面點。

一種基于LiDAR點云的道路縱橫斷面獲取方法，其中，所述數(shù)據(jù)組織分塊：按照適合的距離方格對點云數(shù)據(jù)分塊管理，其中數(shù)據(jù)組織分塊的具體步驟為：通過適合距離的方格對點云分塊，通過方格四角的坐標(biāo)對點云進(jìn)行索引，對于獲取的位置坐標(biāo)，首先判斷該位置屬于哪個方格塊，然后根據(jù)方格塊名稱調(diào)度該區(qū)域點云數(shù)據(jù)。

一種基于LiDAR點云的道路縱橫斷面獲取方法，其中，所述數(shù)據(jù)組織分塊中按照適合的距離范圍在100米至1000米之間。

一種基于LiDAR點云的道路縱橫斷面獲取方法，其中，所述數(shù)據(jù)構(gòu)建TIN網(wǎng)：根據(jù)已有的道路中軸線，按照特定距離緩沖構(gòu)建TIN網(wǎng)，其中數(shù)據(jù)構(gòu)建TIN網(wǎng)的具體步驟為：

加載道路中軸線：通過矢量格式或特定數(shù)據(jù)格式的加載道路中軸線；

通過道路中軸線分段構(gòu)建TIN網(wǎng)：通過導(dǎo)入的道路中軸線，以適合的距離分段構(gòu)建TIN網(wǎng)模型，并且各分段之間要求重疊，保證數(shù)據(jù)沒有漏洞；

通過構(gòu)建TIN網(wǎng)生成構(gòu)網(wǎng)矢量數(shù)據(jù)：通過離散的高程點按照三角形構(gòu)網(wǎng)形成與之對應(yīng)的三維面，獲取構(gòu)成各個三角形的邊的矢量數(shù)據(jù)。

一種基于LiDAR點云的道路縱橫斷面獲取方法，其中，所述以適合的距離分段構(gòu)建TIN網(wǎng)模型中的距離范圍在1公里至2公里之間，各分段之間的重疊范圍在20米至100米之間。

一種基于LiDAR點云的道路縱橫斷面獲取方法，其中，所述計算斷面成果：根據(jù)里程文件生成縱橫斷面文件，其中所述計算斷面成果的具體步驟為：

加載里程樁數(shù)據(jù)：由于設(shè)計道路有標(biāo)準(zhǔn)的里程樁，故將里程樁文件進(jìn)行導(dǎo)入；

根據(jù)里程樁坐標(biāo)調(diào)度對應(yīng)的TIN網(wǎng)模型與矢量文件：提取里程樁文件中的各個斷面點坐標(biāo)，根據(jù)坐標(biāo)索引對應(yīng)的TIN網(wǎng)模型與構(gòu)網(wǎng)矢量邊文件；

根據(jù)里程樁坐標(biāo)與道路中軸線獲取該樁點左右斷面線文件：根據(jù)樁點坐標(biāo)獲取垂直于道路中軸線切線的斷面線，行進(jìn)方向道路中軸線左側(cè)為左斷面線，右側(cè)為右斷面線；

獲取斷面點高程值：橫斷面的所選取的采樣點為斷面線與三角網(wǎng)相交的關(guān)鍵點，通過誤差傳播定論推算三角網(wǎng)邊線上關(guān)鍵點精度，按照左右斷面線與三角網(wǎng)的交點記錄其交點內(nèi)插的高程值，毫無損耗的獲取斷面線上的高程值；

生成斷面文件：根據(jù)如緯地道路設(shè)計軟件的格式生成道路縱橫斷面文件。

一種基于LiDAR點云的道路縱橫斷面獲取方法，其中，所述獲取斷面點高程值：橫斷面的所選取的采樣點為斷面線與三角網(wǎng)相交的關(guān)鍵點，通過誤差傳播定論推算三角網(wǎng)邊線上關(guān)鍵點精度，按照左右斷面線與三角網(wǎng)的交點記錄其交點內(nèi)插的高程值，毫無損耗的獲取斷面線上的高程值；其中所述獲取斷面點高程值的具體步驟為：

確定關(guān)鍵點：橫斷面的所選取的采樣點為斷面線與三角網(wǎng)相交的關(guān)鍵點；

計算點云高程：現(xiàn)通過誤差傳播定律來推算邊線上關(guān)鍵的精度；假設(shè)構(gòu)成三角網(wǎng)的三個點（A點的高程值）、（B點的高程值）、（C點的高程值）的精度為點云高程精度；

計算斷面點高程精度：AB線上L點的高程（公式中為l點處的高程值，為點云A處點云的高程值，為點云B處點云的高程值，、、分別為各點處的X坐標(biāo)值），根據(jù)誤差傳播定律，獲取精度值；由于三角網(wǎng)間距很小，為此關(guān)鍵點的精度幾乎沒有損失；

獲取斷面線上的高程值：按照左右斷面線與三角網(wǎng)的交點記錄其交點內(nèi)插的高程值，毫無損耗的獲取斷面線上的高程值。

由此可見：本發(fā)明實施例中的方法通過工程文件組織點云數(shù)據(jù)的思路，通過工程文件管理點云數(shù)據(jù)，自動調(diào)用道路中軸線相應(yīng)范圍內(nèi)的地面點云數(shù)據(jù)，經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換后用于構(gòu)建TIN網(wǎng)。通過無縫分塊的方法，巧妙的解決了點云數(shù)據(jù)量大無法統(tǒng)一讀取的問題。支持設(shè)計道路的矢量格式與緯地平面格式的讀入，保證了多格式的讀入。結(jié)合緯地軟件繪制縱橫斷面圖,下圖為由緯地軟件建模生成的橫斷面與由本方法使用點云生成的橫斷面的對比，很明顯由點云生成的橫斷面更能精確反映地形起伏，可為道路設(shè)計提供更可靠更精細(xì)的設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本方法采用了點云數(shù)據(jù)直接參與道路設(shè)計，實現(xiàn)了機載激光雷達(dá)新技術(shù)在道路設(shè)計中的應(yīng)用。使高密度、高精度、大數(shù)據(jù)量的點云準(zhǔn)確的應(yīng)用到道路交通設(shè)計行業(yè)，避免了傳統(tǒng)斷面測量的效率低、精度不統(tǒng)一等缺點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實施例提供的基于LiDAR點云的道路縱橫斷面獲取方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明的實施例提供的道路數(shù)據(jù)獲取步驟流程示意圖；

圖3為本發(fā)明的實施例提供的數(shù)據(jù)構(gòu)建TIN網(wǎng)步驟流程示意圖；

圖4為本發(fā)明的實施例提供的計算斷面成果步驟流程示意圖；

圖5為本發(fā)明的實施例提供的獲取斷面點高程值步驟流程示意圖；

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合附圖以及具體實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。

實施例1：

圖1為本實施例提供的一種基于LiDAR點云的道路縱橫斷面獲取方法的流程示意圖，如圖1所示，該方法包括如下步驟：

道路數(shù)據(jù)獲取：經(jīng)過外業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、點云濾波等步驟生成濾波后道路地面點云數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)組織分塊：按照適合的距離方格對點云數(shù)據(jù)分塊管理；

數(shù)據(jù)構(gòu)建TIN網(wǎng)：根據(jù)已有的道路中軸線，按照特定距離緩沖構(gòu)建TIN網(wǎng)；

計算斷面成果：根據(jù)里程文件生成縱橫斷面文件。

如圖2所示，一種基于LiDAR點云的道路縱橫斷面獲取方法，所述道路數(shù)據(jù)獲?。航?jīng)過外業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、點云濾波等步驟生成濾波后道路地面點云數(shù)據(jù)；其中，道路數(shù)據(jù)獲取的具體步驟為：

外業(yè)控制：通過傳統(tǒng)測量方式采集多個控制點，將控制點獲取的點云數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正與檢核；

數(shù)據(jù)采集：通過機載雷達(dá)或車載雷達(dá)在作業(yè)區(qū)啟動工作系統(tǒng)，啟動全球定位系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，開啟各傳感器，設(shè)備記錄激光回波原始數(shù)據(jù)，通過掃描帶獲取道路及兩側(cè)的原始機載激光數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)預(yù)處理：在數(shù)據(jù)采集完成后，對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，生成軌跡和姿態(tài)，然后將激光掃描儀測量的激光回波距離數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，得到點云WGS- 84 坐標(biāo)系下的絕對坐標(biāo)，最后利用外業(yè)控制測量數(shù)據(jù)對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配糾正，生成滿足精度要求的原始數(shù)據(jù)；

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：使用七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型，計算WGS- 84 坐標(biāo)系向地方坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的參數(shù)，對點云數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到地方坐標(biāo)系下的點云數(shù)據(jù)；

點云濾波：對點云進(jìn)行分類，分出地面點與非地面點，通過設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行粗分類，然后人工將點云中的樹木、電線、交通牌、房屋、車輛、電桿等非地面的點云過濾掉，最終獲得道路及兩側(cè)地面點。

具體實施例中，所述數(shù)據(jù)組織分塊：按照適合的距離方格對點云數(shù)據(jù)分塊管理，其中數(shù)據(jù)組織分塊的具體步驟為：通過適合距離的方格對點云分塊，通過方格四角的坐標(biāo)對點云進(jìn)行索引，對于獲取的位置坐標(biāo)，首先判斷該位置屬于哪個方格塊，然后根據(jù)方格塊名稱調(diào)度該區(qū)域點云數(shù)據(jù)。

具體實施例中，所述數(shù)據(jù)組織分塊中按照適合的距離為500米。

如圖3所示，一種基于LiDAR點云的道路縱橫斷面獲取方法，所述數(shù)據(jù)構(gòu)建TIN網(wǎng)：根據(jù)已有的道路中軸線，按照特定距離緩沖構(gòu)建TIN網(wǎng)，其中數(shù)據(jù)構(gòu)建TIN網(wǎng)的具體步驟為：

加載道路中軸線：通過矢量格式或特定數(shù)據(jù)格式的加載道路中軸線；

通過道路中軸線分段構(gòu)建TIN網(wǎng)：通過導(dǎo)入的道路中軸線，以適合的距離分段構(gòu)建TIN網(wǎng)模型，并且各分段之間要求重疊，保證數(shù)據(jù)沒有漏洞；

通過構(gòu)建TIN網(wǎng)生成構(gòu)網(wǎng)矢量數(shù)據(jù)：通過離散的高程點按照三角形構(gòu)網(wǎng)形成與之對應(yīng)的三維面，獲取構(gòu)成各個三角形的邊的矢量數(shù)據(jù)。

具體實施例中，所述以適合的距離分段構(gòu)建TIN網(wǎng)模型中的距離為1公里。

具體實施例中，各分段之間的重疊為50米。

如圖4所示，一種基于LiDAR點云的道路縱橫斷面獲取方法，所述計算斷面成果：根據(jù)里程文件生成縱橫斷面文件，其中所述計算斷面成果的具體步驟為：

加載里程樁數(shù)據(jù)：由于設(shè)計道路有標(biāo)準(zhǔn)的里程樁，故將里程樁文件進(jìn)行導(dǎo)入；

根據(jù)里程樁坐標(biāo)調(diào)度對應(yīng)的TIN網(wǎng)模型與矢量文件：提取里程樁文件中的各個斷面點坐標(biāo)，根據(jù)坐標(biāo)索引對應(yīng)的TIN網(wǎng)模型與構(gòu)網(wǎng)矢量邊文件；

根據(jù)里程樁坐標(biāo)與道路中軸線獲取該樁點左右斷面線文件：根據(jù)樁點坐標(biāo)獲取垂直于道路中軸線切線的斷面線，行進(jìn)方向道路中軸線左側(cè)為左斷面線，右側(cè)為右斷面線；

獲取斷面點高程值：橫斷面的所選取的采樣點為斷面線與三角網(wǎng)相交的關(guān)鍵點，通過誤差傳播定論推算三角網(wǎng)邊線上關(guān)鍵點精度，按照左右斷面線與三角網(wǎng)的交點記錄其交點內(nèi)插的高程值，毫無損耗的獲取斷面線上的高程值；

生成斷面文件：根據(jù)如緯地道路設(shè)計軟件的格式生成道路縱橫斷面文件。

如圖5所示，一種基于LiDAR點云的道路縱橫斷面獲取方法，所述獲取斷面點高程值：橫斷面的所選取的采樣點為斷面線與三角網(wǎng)相交的關(guān)鍵點，通過誤差傳播定論推算三角網(wǎng)邊線上關(guān)鍵點精度，按照左右斷面線與三角網(wǎng)的交點記錄其交點內(nèi)插的高程值，毫無損耗的獲取斷面線上的高程值；其中所述獲取斷面點高程值的具體步驟為：

確定關(guān)鍵點：橫斷面的所選取的采樣點為斷面線與三角網(wǎng)相交的關(guān)鍵點；

計算點云高程：現(xiàn)通過誤差傳播定律來推算邊線上關(guān)鍵的精度；假設(shè)構(gòu)成三角網(wǎng)的三個點（A點的高程值）、（B點的高程值）、（C點的高程值）的精度為點云高程精度；

計算斷面點高程精度：AB線上L點的高程（公式中為l點處的高程值，為點云A處點云的高程值，為點云B處點云的高程值，、、分別為各點處的X坐標(biāo)值），根據(jù)誤差傳播定律，獲取精度值；由于三角網(wǎng)間距很小，為此關(guān)鍵點的精度幾乎沒有損失。

獲取斷面線上的高程值：按照左右斷面線與三角網(wǎng)的交點記錄其交點內(nèi)插的高程值，毫無損耗的獲取斷面線上的高程值。

下面以一個更具體的一個細(xì)節(jié)方面的例子來對上述內(nèi)容加以說明。

如圖1所示，該方法包括如下步驟：

道路數(shù)據(jù)獲?。航?jīng)過外業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、點云濾波等步驟生成濾波后道路地面點云數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)組織分塊：按照適合的距離方格對點云數(shù)據(jù)分塊管理；各方塊的點云能滿足電腦一次性讀取，方便操作。

數(shù)據(jù)構(gòu)建TIN網(wǎng)：根據(jù)已有的道路中軸線，按照特定距離緩沖構(gòu)建TIN網(wǎng)；對道路中軸線分段緩沖生成道路緩沖面，根據(jù)緩沖面提取范圍內(nèi)對應(yīng)的點云數(shù)據(jù)，構(gòu)建生成TIN網(wǎng)。

計算斷面成果：根據(jù)里程文件生成縱橫斷面文件。提取里程樁文件的坐標(biāo)，根據(jù)道路中心線，生成斷面線，生成縱橫斷面文件。

如圖2所示，一種基于LiDAR點云的道路縱橫斷面獲取方法，所述道路數(shù)據(jù)獲取：經(jīng)過外業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、點云濾波等步驟生成濾波后道路地面點云數(shù)據(jù)；其中，道路數(shù)據(jù)獲取的具體步驟為：

外業(yè)控制：通過傳統(tǒng)測量方式采集多個控制點，將控制點獲取的點云數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正與檢核；點云糾正主要包括高程糾正與平面糾正。

數(shù)據(jù)采集：通過機載雷達(dá)或車載雷達(dá)在作業(yè)區(qū)啟動工作系統(tǒng)，啟動全球定位系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，開啟各傳感器，設(shè)備記錄激光回波原始數(shù)據(jù)，通過掃描帶獲取道路及兩側(cè)的原始機載激光數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集中要求設(shè)備工作正常，各項參數(shù)滿足項目精度要求，原始激光數(shù)據(jù)完整不能有漏洞等。

數(shù)據(jù)預(yù)處理：在數(shù)據(jù)采集完成后，對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，生成軌跡和姿態(tài)，然后將激光掃描儀測量的激光回波距離數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，得到點云WGS- 84 坐標(biāo)系下的絕對坐標(biāo)，最后利用外業(yè)控制測量數(shù)據(jù)對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配糾正，生成滿足精度要求的原始數(shù)據(jù)；對于精度不能滿足要求的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)漏洞的區(qū)域應(yīng)重新采集該區(qū)域數(shù)據(jù)。

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：使用七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型，計算WGS- 84 坐標(biāo)系向地方坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的參數(shù)，對點云數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到地方坐標(biāo)系下的點云數(shù)據(jù)；點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后，需要通過精度檢測點進(jìn)行檢測評價，保證地方坐標(biāo)系下的點云數(shù)據(jù)的正確性。

點云濾波：對點云進(jìn)行分類，分出地面點與非地面點，通過設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行粗分類，然后人工將點云中的樹木、電線、交通牌、房屋、車輛、電桿等非地面的點云過濾掉，最終獲得道路及兩側(cè)地面點。人工點云濾波是通過對點云切剖面，人工分離地面點與非地面點。

具體實施例中，所述數(shù)據(jù)組織分塊：按照適合的距離方格對點云數(shù)據(jù)分塊管理，其中數(shù)據(jù)組織分塊的具體步驟為：通過適合距離的方格對點云分塊，通過方格四角的坐標(biāo)對點云進(jìn)行索引，對于獲取的位置坐標(biāo)，首先判斷該位置屬于哪個方格塊，然后根據(jù)方格塊名稱調(diào)度該區(qū)域點云數(shù)據(jù)。通過坐標(biāo)位置管理調(diào)度全部的點云數(shù)據(jù)。

具體實施例中，所述數(shù)據(jù)組織分塊中按照適合的距離為500米。

如圖3所示，一種基于LiDAR點云的道路縱橫斷面獲取方法，所述數(shù)據(jù)構(gòu)建TIN網(wǎng)：根據(jù)已有的道路中軸線，按照特定距離緩沖構(gòu)建TIN網(wǎng)，其中數(shù)據(jù)構(gòu)建TIN網(wǎng)的具體步驟為：

加載道路中軸線：通過矢量格式或特定數(shù)據(jù)格式加載道路中軸線；道路中軸線為公路設(shè)計單位設(shè)計生成的道路中軸線，是道路的中心線。

通過道路中軸線分段構(gòu)建TIN網(wǎng)：通過導(dǎo)入的道路中軸線，以適合的距離分段構(gòu)建TIN網(wǎng)模型，并且各分段之間要求重疊，保證數(shù)據(jù)沒有漏洞；分段之間的重疊最少要保證兩個橫斷面的距離。

通過構(gòu)建TIN網(wǎng)生成構(gòu)網(wǎng)矢量數(shù)據(jù)：通過離散的高程點按照三角形構(gòu)網(wǎng)形成與之對應(yīng)的三維面，獲取構(gòu)成各個三角形的邊的矢量數(shù)據(jù)。三角形邊的矢量數(shù)據(jù)主要是與斷面線求相交點。

具體實施例中，所述以適合的距離分段構(gòu)建TIN網(wǎng)模型中的距離為1公里。

具體實施例中，各分段之間的重疊為50米。該重疊距離用以保證接邊處的斷面完整。

如圖4所示，一種基于LiDAR點云的道路縱橫斷面獲取方法，所述計算斷面成果：根據(jù)里程文件生成縱橫斷面文件，其中所述計算斷面成果的具體步驟為：

加載里程樁數(shù)據(jù)：由于設(shè)計道路有標(biāo)準(zhǔn)的里程樁，故將里程樁文件進(jìn)行導(dǎo)入；里程樁文件是準(zhǔn)確表示整公里樁的坐標(biāo)文件。

根據(jù)里程樁坐標(biāo)調(diào)度對應(yīng)的TIN網(wǎng)模型與矢量文件：提取里程樁文件中的各個斷面點坐標(biāo)，根據(jù)坐標(biāo)索引對應(yīng)的TIN網(wǎng)模型與構(gòu)網(wǎng)矢量邊文件；

根據(jù)里程樁坐標(biāo)與道路中軸線獲取該樁點左右斷面線文件：根據(jù)樁點坐標(biāo)獲取垂直于道路中軸線切線的斷面線，行進(jìn)方向道路中軸線左側(cè)為左斷面線，右側(cè)為右斷面線；斷面線的長度一般為50米。

獲取斷面點高程值：橫斷面的所選取的采樣點為斷面線與三角網(wǎng)相交的關(guān)鍵點，通過誤差傳播定論推算三角網(wǎng)邊線上關(guān)鍵點精度，按照左右斷面線與三角網(wǎng)的交點記錄其交點內(nèi)插的高程值，毫無損耗的獲取斷面線上的高程值；

生成斷面文件：根據(jù)如緯地道路設(shè)計軟件的格式生成道路縱橫斷面文件?？v橫斷面有多種格式，按照格式要求獲取縱橫斷面文件。

如圖5所示，一種基于LiDAR點云的道路縱橫斷面獲取方法，所述獲取斷面點高程值：橫斷面的所選取的采樣點為斷面線與三角網(wǎng)相交的關(guān)鍵點，通過誤差傳播定論推算三角網(wǎng)邊線上關(guān)鍵點精度，按照左右斷面線與三角網(wǎng)的交點記錄其交點內(nèi)插的高程值，毫無損耗的獲取斷面線上的高程值；其中所述獲取斷面點高程值的具體步驟為：

確定關(guān)鍵點：橫斷面的所選取的采樣點為斷面線與三角網(wǎng)相交的關(guān)鍵點；該關(guān)鍵點為橫斷面上的點，該點的密度取決于點云數(shù)據(jù)的點密度。點密度越大，斷面線上的關(guān)鍵點越多，斷面線對真實地面的表示更精細(xì)。

計算點云高程：現(xiàn)通過誤差傳播定律來推算邊線上關(guān)鍵的精度；假設(shè)構(gòu)成三角網(wǎng)的三個點（A點的高程值）、（B點的高程值）、（C點的高程值）的精度為點云高程精度；

計算斷面點高程精度：AB線上L點的高程（公式中為l點處的高程值，為點云A處點云的高程值，為點云B處點云的高程值，、、分別為各點處的X坐標(biāo)值），根據(jù)誤差傳播定律，獲取精度值；由于三角網(wǎng)間距很小，為此關(guān)鍵點的精度幾乎沒有損失。該公式表明本方法內(nèi)插點的高程精度。

獲取斷面線上的高程值：按照左右斷面線與三角網(wǎng)的交點記錄其交點內(nèi)插的高程值，毫無損耗的獲取斷面線上的高程值。獲取每個相交點的高程值，按照斷面要求的格式輸出。

由此可見：

本發(fā)明實施例中的方法通過工程文件組織點云數(shù)據(jù)的思路，通過工程文件管理點云數(shù)據(jù)，自動調(diào)用道路中軸線相應(yīng)范圍內(nèi)的地面點云數(shù)據(jù)，經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換后用于構(gòu)建TIN網(wǎng)。通過無縫分塊的方法，巧妙的解決了點云數(shù)據(jù)量大無法統(tǒng)一讀取的問題。支持設(shè)計道路的矢量格式與緯地平面格式的讀入，保證了多格式的讀入。結(jié)合緯地軟件繪制縱橫斷面圖,下圖為由緯地軟件建模生成的橫斷面與由本方法使用點云生成的橫斷面的對比，很明顯由點云生成的橫斷面更能精確反映地形起伏，可為道路設(shè)計提供更可靠更精細(xì)的設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本方法采用了點云數(shù)據(jù)直接參與道路設(shè)計，實現(xiàn)了機載激光雷達(dá)新技術(shù)在道路設(shè)計中的應(yīng)用。使高密度、高精度、大數(shù)據(jù)量的點云準(zhǔn)確的應(yīng)用到道路交通設(shè)計行業(yè)，避免了傳統(tǒng)斷面測量的效率低、精度不統(tǒng)一等缺點。

雖然通過實施例描繪了本發(fā)明實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，本發(fā)明有許多變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神，希望所附的權(quán)利要求包括這些變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神。