SSW车载激光建模测量系统在城市部件测量中的应用

【摘 要】本文主要论述了ssw车载激光建模测量系统在城市部件测量中的应用及其实际意义。

【关键词】SSW；车载激光建模测量系统；城市部件测量

1 什么是SSW车载激光建模测量系统

SSW（ShouShi首师/SiWei四维）车载激光建模测量系统是北京四维远见信息技术有限公司和首都师范大学联合自主研发的新一代快速数据获取及处理的高科技测量设备。SSW系统以各种工具车为载体，集成国产360度激光扫描仪、IMU和GPS、CCD相机以及转台、里程计（DMI）等多种传感器。系统由控制单元、数据采集单元和数据处理软件构成。

SSW系统具有推扫和转扫两种作业模式实现移动和定点数据采集，定点数据采集获得的均为绝对坐标，无需拼站。系统具有线阵相机、面阵相机、全景相机三纹理采集方式可选，并有相应的彩色点云生产软件。系统数据后处理软件DY-2点云工作站已具有大规模点云快速浏览、多模式（真彩色、二值、灰度）显示、初步的线划图测量和初步的自动分类、自动实体化、自动建模功能。

SSW系统采用的激光扫描仪扫描距离远、精度高、范围大，IMU精度高，这为整个系统获取高精度数据提供了基础。与国外同类产品相比，SSW系统初始化时间短、操作流程简单，数据精度高、纹理数据质量高，还具有独特的自动分类和建模功能。

2 城市部件测量常规方法分析

城市是现代经济聚集点，在国家和区域经济发展中发挥着重要作用，但城市发展中的诸如基础设施管理、市容管理等问题，也成为城市发展中面临的重大难题，促使了现代城市管理从观念到手段嬗变的思考与实践，城市管理信息化概念在这样的条件下应运而生。

为更好地履行社会管理和公共服务职能，逐步改变城市管理中信息滞后、管理被动等问题，我国正在大力推进数字化城市建设工作。管理部件是在数字化城市建设中提出的新概念，一般指城市市政管理公共区域内的各项设施，包括公用设施类、道路交通类、市容环境类、园林绿化类、房屋土地类等市政工程设施和市政公用设施。

城市管理部件测量是数字化城市建设的重要内容，生产单位对部件信息采集获取的技术方法各异，但都处于摸索研究阶段，目前城市部件测量一般采用普查与实测相结合的方式进行，其总体设计思想是：充分利用现势资料（1：500地形图），采用调查、测量、计算机程序开发技术、机助成图一体化作业手段获取基础数据成果、网格数据成果、地理编码数据库、城市部件数据库。

在现势性较好的1：500地形图上采用传统的补测与调查的方法完全可以满足普查要求，但在项目实施的过程中，该方法存在以下问题：

（1）丢漏率大：由于废物箱、街头座椅等城市部件不是标准的地形图表示要素，因此外业工作量较大，加上城市车辆行人密集度很高，极易造成部件地物的遗漏，故需要投入大量的人力物力。

（2）定位难度大：在对图上没有的地物进行补测时，由于城市建筑物以及行人车辆密集，采用皮尺交会、全站仪采集、GPS-RTK采集等方法均会受到影响，不但定位难度大，而且会造成外业工作量成倍增加。

3 SSW在城市部件测量中的应用

载体车辆按照设计好的路线，由GPS采用差分定位确定车辆的绝对位置，当信号有遮挡时，利用惯性导航系统（IMU）确定车辆位置，采集沿线目标点。采用SSW不但可以精确确定目标点位的绝对位置，而且可利用视频系统确定设计路线沿线的道路标志，市政设施、园林、环保等设施的属性，最后利用数据融合技术将获取的各种数据融合存储在数据库中，并可实现与各种GIS软件进行数据交换，从而极大限度的为城市数字化建设服务。

以XX市城市部件测量采集为例，常规测量方式与SSW车载激光建模测量系统两种作业方式进行比较：

（1）精度分析

部件定位精度要求：

表1 部件定位精度要求（单位：m）

序号 精度级别 中误差 说明

1 A级 ≤±0.5 空间位置或边界明确的部件，如井盖、灯等

2 B级 ≤±1.0 空间位置或边界较明确的部件，如果皮箱、绿地、亭、广告牌等

3 C级 ≤±10.0 空间位置概略表达的部件，如桥梁、停车场、工地等

传统测量方法可获取较高的测量精度，将SSW车载激光建模测量系统采集的数据进行RTK检测，其精度见表2。

表2 SSW数据采集精度表（单位：m）

序号 部件名称 平面误差 序号 部件名称 平面误差

1 上水井盖 0.148 16 路灯 0.105

2 上水井盖 0.330 17 路灯 0.327

3 上水井盖 0.143 18 路灯 0.350

4 上水井盖 0.281 19 路灯 0.056

5 上水井盖 0.038 20 立杆 0.343

6 污水井盖 0.017 21 立杆 0.216

7 污水井盖 0.047 22 行道树 0.002

8 电力井盖 0.066 23 行道树 0.132

9 通信井盖 0.182 24 行道树 0.136

10 通信井盖 0.076 25 行道树 0.255

11 雨水篦子 0.167 26 通信交接箱 0.105

12 雨水篦子 0.100 27 通信交接箱 0.342

13 雨水篦子 0.299 28 宣传栏 0.112

14 雨水篦子 0.317 29 广告牌匾 0.250

15 雨水篦子 0.074 30 广告牌匾 0.022

通过表2分析，可知平面最小误差为0.002m、平面最大误差为0.350m，其精度满足部件定位精度要求。

（2）作业效率及成本分析

常规作业采用GPS-RTK进行部件测量，每组至少2人（1人观测，1人登记部件属性），每组每天可采集400-700个部件。

采用SSW车载激光建模测量系统，先进行外业点云数据采集，然后进行数据分析处理，每组1人，每天可采集2000-4000个部件。

从作业效率上分析，采用SSW车载激光建模测量系统进行部件测量大大节省了工期。从外业角度分析，SSW将绝大部分的外业工作转换为室内处理，节省了大量的人力物力，大大节约了成本。

（3）遗漏率分析

传统作业方法地物的遗漏率和属性数据的促无虑均较大，而采用SSW车载激光建模测量系统由于其具有可视化装置，可极大的减少错误率和遗漏率。

4 结论

SSW车载激光建模测量系统不但可以提高工作效率、降低作业成本，而且可以提供可量测的实景影像，在城市数字化建设中的部件调查、道路普查、导航电子地图更新等方面具有极其巨大的应用价值。由于其更新速度远高于传统方法，所以在不久的将来，势必会为城市数字化、地理信息系统提供更多更大的数据基础。

参考文献：

[1]CJ/T 214-2007《城市市政综合监管信息系统 管理部件和事件分类与编码及数据要求》. 城镇建设行业标准，2007.

作者简介：

武雪鹏（1982-），男，河北衡水人，注册测绘师、测绘工程师，本科，主要从事航空摄影测量、地形地籍测量、工程测量等。