基于激光掃描的既有軌道狀態(tài)監(jiān)測方法與精度分析.pdf

1、地面激光掃描技術是一個應用較為廣泛的技術,它是伴隨著逆向工程發(fā)展而來的。目前公路測量,橋梁隧道變形監(jiān)控,古建筑測量,機械設計,采礦業(yè)等諸多領域都廣泛應用該技術,并且取得了一定了成就,但是在鐵道工程領域應用很少,尤其是在既有線軌道狀態(tài)監(jiān)測和維修中的應用幾乎接近于空白,所以對激光掃描技術在既有軌道狀態(tài)監(jiān)控中的應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來確定對軌道勘測方法,主要從激光掃描儀的選擇,標靶類型及

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行對激光掃描,掃描過程中邊掃描邊對方案進行研究確定并且采集線路的點云數(shù)據(jù)。對該段鐵路線路進行激光掃描后,需要對該段鐵路的掃描點云數(shù)據(jù)進行后續(xù)數(shù)據(jù)處理。與其它的構建物形式不同,針對于鐵路線路帶狀結構物,其掃描時需要分段對鐵路進行掃描和數(shù)據(jù)提取,故對于鐵路點云數(shù)據(jù)處理方法需要進行針對性的研究:首先,將掃描所得到的各站軌道點

3、云數(shù)據(jù)進行拼接,形成一個關于該鐵路線路的點云數(shù)據(jù)集合,進而可以反映和還原被測線路的真實狀態(tài),并且對軌道的整體數(shù)據(jù)形成漫游;其次,通過對點云數(shù)據(jù)的處理,如點云數(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)進行數(shù)據(jù)提取等;最后,針對提取的軌道幾何形位數(shù)據(jù),依據(jù)線規(guī)要求,對提取的數(shù)據(jù)進行分析,并對其精度進行分析。
　　本文主要采用 Surphaser25HSX激光掃描對鐵路線路進行全景掃描,利用Cyclone、Geomag

4、ic Studio和Geomagic qualify等軟件,針對于各個軟件的不同特點,綜合鐵路點云數(shù)據(jù)處理特點,將這些處理軟件綜合起來使用,取長補短,使其發(fā)揮最大的功能對數(shù)據(jù)進行處理,已達到鐵路點云數(shù)據(jù)處理的目的。在處理點云數(shù)據(jù)過程中,分析鐵路點云數(shù)據(jù)處理方法與普通的工業(yè)設計處理方法的不同點,來確定鐵路點云數(shù)據(jù)處理方法,通常對各站點云數(shù)據(jù)采用處理的有點云數(shù)據(jù)的拼接,數(shù)據(jù)濾波,多站對齊,特征提取和數(shù)據(jù)分割,在數(shù)據(jù)處理過程中,比工業(yè)設計等采

5、用的處理方法有所簡化和不同。處理得到的數(shù)據(jù)可以通過點云數(shù)據(jù)檢測軟件進行分析,確定該方法的正確性,產生以顏色代表偏差的偏差效果圖。通過得到軌道點云數(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);通過對道床點云數(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踐意義,不同與以往的鐵路測量單點測量方法,它將鐵路數(shù)據(jù)連續(xù)數(shù)字化,使鐵路點云數(shù)據(jù)更加貼近鐵路的真實狀態(tài),從中根據(jù)人們的目標意愿從中提取軌道的幾何數(shù)據(jù)、道床