测绘技术装备第22卷2020年第1期技术交流47车载三维激光扫描在既有铁路提速改造复测中的应用 何金学
(中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043)
摘要：铁路作为国家的重要基础设施，是国家经济发展的大动脉，在促进全面建设小康社会进程中发挥了
骨干主导作用，在运输行业中起到了中流砥柱的作用。为满足既有铁路的养护维修和提速改造的需要，目前
传统的线路复测技术已经远远不能满足铁路正常运营需求，本文以西北某运营铁路提速改造项目为依托，重
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点说明采用三维激光扫描技术进行点云的获取，内业数据解算、复测要素提取等线路复测的精度和方法。工程实践表明车载三维激光扫描可满足既有铁路提速改造复测的精度要求，获取的信息更加全面，效率、安全
性更高。
关键词：既有铁路线路复测三维激光扫描
1引言
既有线复测主要包括线路里程丈量、中线测量、线路平面测绘、高程测量、横断面测量、地形测量及站场测量等内容。传统的既有线复测主要依靠人工上线测量，测量方法包括钢尺丈量配合全站仪的矢距法或偏角法、导线坐标测量法及现场调查等［1］。近几年，随着铁路大幅提速后，车辆行车速度快、密度高，火车天窗时间短，传统的既有线测量方法涉及线上作业，工序多，测量效率低，且存在较大的安全隐患［2］。 基于移动平台的车载三维激光扫描测量集成了GNSS、惯导系统、激光扫描仪、全景相机等传感器的综合测量系统安置在火车或巡道车上［3,4］，实时进行激光扫描，获取轨道及周边地物的高精度点云数据，基于点云数据提取轨道线形参数、进行横断面测量、里程丈量、复测要素提取、地形测量等工作。具有快速、非接触穿透、实时动态、主动、高密度、高精度、数字化、自动化等特点［5］，为线路提速改造提供可靠的基础数据，指导施工完成既有线的提速改造任务。
2车载三维激光扫描系统构成及工作原理
模糊关系
车载三维激光扫描系统主要由电源管理单元、同步控制单元、数据采集单元三部分组成。其中电源管理单元对整套系统进行供电及相应的电路保护，从而保证系统正常工作。同步控制单元通过电路控制协调各传感器的运行、记录所有回波数据、导航数据、扫描时间的实时检测与数据记录，并将采集到的相关数据上传至存储系统中。数据采集单元利用各种传感器，获取物体的各种相关信息，主要包括用于确定激光雷达信号发射空间位置的动态差分定位系统；用于测定扫描装置姿态参数的惯性导航系统(IMU)；用于测定激光雷达信号发射参考点到地面目标点距离的激光扫描仪以及用于测定轨道车行驶距离的里程编码器。
图1铁路移动测量系统示意图
业务流程重组本工程采用的三维激光扫描系统，每秒钟可获得100万个点，激光发射频率200转/秒，有效扫描距离为120m，点云横向间距可达2mm，能够清晰地获取铁路轨道及线路两侧的地物信息。
变电工程三维激光扫描系统主要原理是由激光发射器产生激光，由扫描装置控制激光束发射岀去的方向，接收器根据时间差得到被测目标到激光器的距离。同时根据线下参考站与车载GPS
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