基于移動測量的道路信息格網化提取方法研究

張振華 盛勇 項陽 侯海龍

摘 要：針對移動測量獲取的海量激光點云數據和全景影像數據，提出了一種把三維激光點云數據以及與之相對應的全景影像數據根據封裝的路網進行格網化分割，以此來進行信息提取的方法。實踐證明，這種方法效率高，可以實現按需加載，快速高效的從大量的道路激光點云數據和全景影像數據中調取到當前查詢道路對應的數據，極大的提高了數據下載，加載的效率，能夠滿足路面管理中查詢分析的需要。

關鍵詞：移動測量；激光點云數據；全景影像數據；格網化；信息提取

“數字地球”概念的提出，加快了城市數字化發展的步伐，城市基礎地理信息的展示、查詢、分析對于城市管理與決策的影響越來越大。高速公路的快速建設，加快了城市化的步伐，與此同時也帶來了路面養護等問題。移動測量作為路面管理養護新興的數據源獲取方式，具有數據精度高、高效快捷等突出優點，但是采集的數據量大，不好展示等問題突出。面對海量的點云數據，其存儲管理，查詢檢索成為了當下研究的熱點。當前應用比較廣的是KD樹和八叉樹[15]，廖麗瓊等提出了八叉樹與KD樹的混合點云數據存儲結構[6]，極大的提高了點云數據的檢索效率。尚小娟從Oracle數據庫出發，對點云數據的存儲索引從查詢分析就能行了研究[7]。本文就道路管理系統中車載移動測量技術采集的道路激光點云數據的加載進行了探討，并提出了行之有效的方法。

1 移動測量

車載移動測量系統以機動車為平臺，搭載的硬件系統主要為：激光掃描儀測距系統、GPS/GNSS定位系統、慣性導航系統（INS）、距離測量裝置（DMI）、全景工業相機、POS計算機系統（PCS）等。配套的軟件系統為數據解析系統、數據預處理系統、點云處理系統、全景處理系統等。本文使用的是青島秀山移動測量有限公司自主研發的VsursE移動測量系統，能夠快速高效的采集三維激光點云數據和全景影像數據，為道路日常維護和管理提供決策支持。

1.1 格網的創建

首先根據激光點云掃描區域，用邊長固定的方格確定其范圍，作為一級格網，然后在一級格網的基礎上繼續對格網進行細分，二級格網，三級格網。格網劃分遵循的原則是盡可能的讓一級格網和激光點云掃描區域范圍相當；格網最好是正方形，方便后續操作，計算等；父級格網包含的下一級子格網數目不超過400個。

1.2 緩沖半徑的確定

分塊后的點云塊之間存在交叉，在道路Feature連接處，根據格網分割加載點云數據會存在加載過多或者漏掉的情況。本文采用緩沖區的加載方式，根據點云間隔，確定緩沖半徑，將道路按一定距離進行緩沖，然后進行點云塊數據的加載，這樣會使得點云數據加載更加精簡、全面。

1.3 點云、全景數據的檢索獲取

對研究區域進行格網劃分，將生成好的格網數據保存到本地相應文件夾并且加載格網圖層到地圖上，同時將三維激光點云對應的道路軌跡數據和道路二維矢量數據一起加載到地圖上。

點擊【道路點云格網查詢】功能，將相應的模塊填寫完畢。點擊左側已經封裝好的道路網，此時道路網對應整個FeatureLayer，點擊某條道路，該道路已經轉化為對應的Feature，并且可以高亮顯示在地圖上，便可以清晰的知道要下載的是哪條道路的激光點云數據和全景數據。點擊確定按鈕，首先會下載到當前查詢道路點云對應的XML文件，然后根據文件去查詢檢索該道路Feature對應的點云塊，即可從本地硬盤或者FTP服務器，將點云數據和全景數據下載到指定文件夾，并且將點云數據加載到地圖上，如下圖所示。

2 結語

三維激光點云的查詢、檢索、加載是當下研究的熱點，本文提出了一種基于格網化的點云數據加載方式。由于點云軌跡掃描時間不同，每條道路的空間位置不同，通過這種時間、空間序列對點云數據進行查詢檢索，并且通過實例應用，效果顯著，能夠快速的加載獲取到當前查詢道路的激光點云數據和全景影像數據。

參考文獻：

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[6]廖麗瓊，白俊松，羅德安.基于八叉樹及KD樹的混合型點云數據存儲結構，計算機系統應用[J].2012，21（3）：8788.

[7]尚曉娟，姜福泉，張帆，等.基于 Oracle SDO_PC 的點云數據存儲管理技術對的應用研究[J].測繪通報，2015（4）：5760.

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作者簡介：張振華（1991），男，山東濰坊人，江西理工大學建筑與測繪工程學院2015級研究生，測繪工程專業，研究方向：GIS開發。