激光雷达助力既有铁路要素提取与三维空间分析

随着铁路设施的老化以及对运力需求的增加, 需要对既有铁路线路进行改建, 因此需要在不影响正常运营的情况下对既有线进行勘测。目前铁路既有线勘测的手段多采用传统测量方法, 存在测量效率低、任务重、工序繁琐、反复上线等不足。而激光雷达技术,可在不影响铁路正常运营的情况下,实现快速、精确的勘测,为既有铁路线勘测提供了新的技术支撑。

LiDAR360MLS软件,根据激光雷达数据,结合铁路场景特点针对数据处理难点,提供了从点云处理→铁路要素快速提取→铁路三维分析等完整的解决方案。

一、点云分类
软件提供铁路场景点云分类模型,可分离地面点、轨道、火车、植被、电力线、杆状物、建筑等共计11种铁路场景下常见类别,模型适配各种平台采集的点云数据,分类精度可达90%[1]

 

二、既有铁轨及中线快速提取

基于分类后的数据,一键式全自动探测铁轨及铁轨中线,50s可获得1.5km的一组既有铁路轨线及对应的中线[2]

【铁轨探测】

三、铁路场景其他要素提取
1.铁路电线:60s提取多根1.5km的电力线[2]

【电力线提取】

2.铁路电线杆:基于分类后的数据,可批量提取杆状物矢量

【电线杆提取】

四、铁路净空分析
净空分析可模拟目标地物所占三维空间大小,计算与任意地物可能发生“安全隐患”的位置,输出专业的成果分析报告。在铁路场景中,可基于已提取的铁轨矢量线分析车辆运行路径上,指定三维空间范围内,是否存在行车碰撞安全隐患。

也可分析铁路上的电力线与周边的植被,防止植被生长引发电力线安全事故。

【铁轨电力线净空安全分析】

五、铁路电力线限高分析
限高分析可对结构物的高度进行分析,确定其是否符合相关规定或限制条件,在铁路场景中,可对架空线路进行限高分析,评估每段线路最小/大可通行高度,保障铁路安全。

 【铁轨电力线限高分析】

六、铁路断面三维分析
基于既有铁轨矢量线和分类后的点云数据,可根据需求设定断面分析的步长、宽度、厚度等参数,生成铁路横纵断面,并可对每个断面节点进行编辑。

【断面生成】

基于生成的铁路横纵断面,可分别精确计算下表中的断面参数,共同反应道路表面质量与参数。若存在多期断面,还可进行多期断面对比分析,得到超欠挖等参数。

通过计算得到的横纵断面及其参数均可导出,如断面可导出DXF格式,用CAD等第三方软进行开查看。

[1] 铁路场景分类精度,基于现有测试数据统计所有类别的最大精度,不同地区铁路场景地物有差异,不同类别精度存在一定的区别。

[2] 不同要素提取效率与精度,与原始点云数据质量有较大关系,原始数据完整度高、噪点少,矢量化效率与精度就相对较高。