道路勘察设计论文提纲

论文题目：基于点云数据的道路勘察设计技术研究

摘要：随着我国公路建设规模的迅速发展,公路的勘察设计效率低下、周期时间长、劳动强度大、质量不高等问题日益突出。与此同时,我国道路建设逐步开始向山区、植被覆盖密集等地形复杂多变地区推进,这就对道路勘察测量的精度、效率、可靠性提出了更高的要求。如何快速、高效的获取高精度地形图,将成为我国道路勘察设计亟待解决的问题。本文将倾斜摄影和激光雷达LIDAR两种先进测量技术引入到道路勘察测量中,将有效的解决道路勘察设计中的难题,提高测量效率、缩短周期、测量精度,进而提高道路路线设计的质量和水平。本文的主要研究内容如下:（1）通过调研,总结了目前道路勘察设计现状与不足,提出了采用点云数据生成的高精度数字地面模型,用以满足道路勘察设计对基础数据的要求。（2）深入研究了无人机倾斜摄影和激光雷达测量技术的国内外发展现状,以及各自的工作原理、系统组成,并总结了无人机飞行平台的分类和优缺点,从原理上分析了测量精度的决定因素。（3）主要研究了无人机倾斜摄影,进行外业测量的主要流程。分析了数码相机的误差来源和误差原理,通过室内实验场法,用光束法平差原理检校相机外方位元素,给出了航摄方案、时间设计,外控制点布设原则和方案等关键技术的遵守原则和注意事项。（4）在学习研究点云数据经典滤波算法的基础上,结合原理与公式对比其优缺点,基于数学模型假设,从初始种子点是否共线和自适应阈值两方面,提出适合倾斜摄影点云的改进自适应移动曲面拟合算法,并给出具体流程以及评价方法。（5）在道路勘察设计上,对倾斜摄影和LIDAR测量点云精度,进行道路工程的适用性验证。基于点云数据的特征,提出了道路中线横断面高程具体算法以及土石方精确计算。（6）基于实际道路工程,提出了基于点云数据的道路勘察设计优化方案,与传统勘察设计相对比,提高了工作效率、降低人工野外作业量,进而提高道路路线设计水平,最后对优化方案进行了社会效益评价。

关键词：高速公路;勘察设计;机载激光雷达;无人机倾斜摄影;滤波;数据采集、精度

学科专业：工程硕士（专业学位）

摘要

abstract

第一章 绪论

1.1 研究的背景、目的和意义

1.1.1 研究的背景

1.1.2 研究的目的及意义

1.2 我国道路勘察现状及发展趋势

1.2.1 我国道路勘察现状

1.2.2 我国道路勘察存在的问题

1.2.3 未来道路勘察发展方向

1.3 国内外研究现状

1.3.1 国内研究现状

1.3.2 国外研究现状

1.4 论文的主要内容及技术路线

1.4.1 主要内容

1.4.2 技术路线

第二章 无人机倾斜摄影和机载激光雷达技术

2.1 无人机倾斜摄影测量技术

2.2 无人机倾斜摄影测量系统的组成

2.2.1 无人机飞行平台

2.2.2 飞行控制与导航系统

2.2.3 测量设备

2.2.4 数据传输系统

2.2.5 地面监测系统

2.3 机载激光雷达(LIDAR)技术

2.4 机载激光雷达系统

2.4.1 机载激光雷达系统工作原理

2.4.2 机载LIDAR系统组成

2.4.3 激光扫描测距系统

2.5 本章小结

第三章 点云获取关键技术

3.1 非量测数码相机的检校

3.1.1 数码相机的误差

3.1.2 数码相机的检校内容和方法

3.2 航摄分区

3.3 航摄时间

3.4 航线设计

3.5 像控点布设

3.5.1 像控点的布设分类

3.5.2 像控点布点原则

3.5.3 像片控制点的布设方案

3.5.4 像控点测量

3.6 本章小结

第四章 点云数据处理

4.1 点云滤波原理

4.2 点云滤波经典算法

4.2.1 基于数学形态学的滤波

4.2.2 基于坡度的滤波算法

4.2.3 基于不规则三角网加密滤波算法

4.2.4 移动曲面拟合滤波算法

4.2.5 改进自适应移动曲面滤波算法

4.3 点云滤波方法评价

4.4 本章小结

第五章 点云在道路路线勘察设计中的应用

5.1 在道路勘察测量上的可行性研究

5.1.1 勘察测量精度要求

5.1.2 无人机航测精度

5.2 点云数据在道路路线勘察设计中应用

5.2.1 基于点云的道路选线设计

5.2.2 基于点云的道路平面、纵断面设计

5.2.3 基于点云的道路横断面土石方计算

5.3 基于点云数据的道路勘察设计方案优化

5.3.1 传统的道路勘察设计

5.3.2 基于点云数据的道路勘察优化设计

5.4 社会经济效益评价

5.4.1 效率评价

5.4.2 效益评价

5.5 本章小结

第六章 主要研究成果与展望

6.1 主要研究成果

6.2 展望

参考文献

致谢