CN102445186A - 一种激光雷达扫描生成公路设计地表信息方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光雷达扫描生成公路设计地表信息方法，其步骤：a、采用飞机或汽车为平台搭载激光扫描仪进行数据采集；b、对原始激光点云进行分类，分成地面点类和非地面点类；c、利用分类好的地面点类的点云数据生成设计所需地表信息；d、地面点类点云密度少于4个/m²的地区，从非地面点类点云中自动提取备选点；e、以断面剖面作为投影面，将提取出的断面点类、地面点类、非地面点类以及备选点类叠加显示，人工辅助编辑，在断面地面线中，加入备选点，或剔除突变异常点；f、按照公路设计所需的格式，输出编辑后的准确断面线地表信息。该方法不仅快速、高效，而且稳健性高，可适用于各种复杂地表的新建和改扩建公路地表信息提取。

Description

一种激光雷达扫描生成公路设计地表信息方法

技术领域

本发明涉及一种公路测设技术领域，更具体涉及一种激光雷达扫描生成公路勘测设计所需地表信息方法，它适应各种地表情况下，特别是植被覆盖严重区域的新建和改扩建公路地表信息提取。

背景技术

获取准确、丰富的地表三维信息(横断面、纵断面)是公路勘测设计的一项重要工作。目前采用的方法是利用全站仪或者GPS-RTK在野外测量出设计所需的地面点或断面的地面线。这种方法生成公路地表信息需要耗费大量人力、物力，效率很低。

随着测绘新技术和设备的不断更新，各种获取地表信息的方法被提了出来。较为常用的方法是利用数字高程模型自动生成地表信息。数字高程模型可以利用航空摄影测量技术或者激光雷达扫描技术获得。两种技术相比较，激光雷达扫描以其具有测量精度高、快速、安全、能穿透植被、克服自然条件影响等优势，更适合获取地表信息(激光雷达扫描技术获取的地表信息以离散点表示，离散点的集合称为点云)。

目前激光雷达扫描生成地表信息必须利用激光点云生成规则化的数字高程模型，其缺陷主要有：

1)未直接利用原始激光点云信息，从而丧失了激光雷达扫描点云的高精度、高密度的优势；

2)规则化的数字高程模型是原始激光点云内插的结果，采用面作为最小单元近似表示地表；

3)利用激光点云建立规则化的数字高程模型的过程增加了计算机处理工作量，致使应用的工作效率低下；

4)激光雷达扫描建立规则化数字地面模型获取的地表信息只能满足公路测设的初测、初步设计阶段，不能满足公路工程，特别是道路改扩建工程详测与施工图设计的需要。

发明人于《中外公路》2011年第四期发表了《基于密集激光雷达数据的公路设计地表信息生成方法》，利用激光点云生成地面点和断面的地表信息，但该方法存在以下缺陷：

1)缺乏因地面激光点云被挡而出现空洞的补救技术方法；

2)缺乏植被覆盖严重地区由于激光点穿透少，地面信息严重不足情况下地表信息获取方法；

3)缺乏对分类的地面激光点云、非地面激光点云及生成的断面地表信息综合分析的手段与方法，往往引起断面地表信息精度恶化。

发明内容

本发明的目的是针对传统的公路详测与施工图设计所需的高精度地表信息野外实测效率低、精度差的缺陷，以及激光点云建立规则化的数字高程模型获取地表信息、基于激光点云生成断面地表信息中存在的缺陷，提出直接利用高精度激光雷达扫描的原始点云生成公路勘测设计所需地表信息的新方法。该方法不仅快速、高效，而且稳健性高，可适用于各种复杂地表的信息获取。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术措施：

1)激光点云采集设计：对于新建公路工程，采用飞机为平台搭载激光扫描仪进行数据采集，要求激光雷达扫描点密度高于10个/m²，对于公路改扩建工程，可以选择直升机或者汽车为平台搭载激光扫描仪进行数据采集，要求激光雷达扫描点云点密度高于25个/m²。

2)激光点云分类：对原始激光点云进行分类，分成地面点类和非地面点；

3)断面线地表信息生成：利用到断面线平面距离小于0.1m的地面类点生成初始断面线；定义断面线空洞为沿断面线方向一定范围内不存在断面点。对于新建公路工程，空洞阈值定为5m；对于公路改扩建工程，空洞阈值定为2m。扫描断面线探测空洞，若有空洞利用到断面线平面距离0.1m～0.3m的地面类点填充空洞，否则，输出断面线地表信息；再次扫描填充后的断面，若仍存在空洞，利用到断面线平面距离0.3m～0.6m的地面类点填充空洞。输出断面线地表信息。

4)地面点类点密度少于4个/m²的地区，从非地面点类点云中自动提取备选点。对第三步生成的断面线进行扫描，若新建公路工程3m内无断面点或者改扩建公路工程1m内无断面点，则认为其存在空洞，提取出空洞处断面线以下的激光点和空洞处断面线上方0.5m以内的激光点作为备选点

5)以断面剖面作为投影面，将提取出的断面点类、地面点类、非地面点类以及备选点类叠加显示，人工辅助编辑，在断面地面线中，加入备选点，或剔除突变异常点；

6)按照公路设计所需的格式，输出编辑后的准确断面线地表信息。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

第一，精度高。对比《基于密集激光雷达数据的公路设计地表信息生成方法》，选取广西柳州至南宁高速公路改扩建工程中植被覆盖特别严重的10km路段采用激光雷达扫描生成地表信息，并进行野外实测检验，对比结果见表1：

表1断面精度与合格率对比表

	中误差(m)	断面合格率(％)
			本发明方法	0.107	99.5
文章中方法	0.220	62.7
			提高率(％)	51.4	58.7

从表1中可以看出，在植被覆盖特别严重地区，本发明方法生成的地表信息的精度提高了51.4％，生成断面合格率达到99.5％，完全满足交通建设新建和改扩建勘测设计详测与施工图设计的要求。

第二，效率高。本发明方法可替代人工实测方法，即使是地表植被非常茂密的地区，生成750个断面仅需1人天，而野外实测平均1人天仅可以测得40个断面，效率提高超过10倍。

第三，在特别困难复杂地区，利用传统方法在花费大量人力、物力的情况下仍无法准确的采集公路设计所需的地表信息，而本发明方法可以克服植被茂密影响，准确获取满足交通建设详测与施工图设计要求的地表信息。

本发明针对现有的公路地表信息获取方法效率低，精度差的缺点，提出直接利用激光雷达扫描激光点云生成公路设计信息的新方法，在快速、自动获取公路设计地表信息的同时，提高了获取信息的精度及稳健性。

通过广西柳州至南宁高速公路改扩建实际工程验证，本发明方法可替代人工野外测量，大大提高了公路勘察设计中地表信息的获取效率、节省了外业测量工作量，克服了植被茂密的影响，其成果达到了公路交通建设详测与施工图设计的精度要求。

附图说明

图1为一种激光雷达扫描生成公路设计地表信息方法流程图；

图2为一种基于地面点云数据生成断面线的方法流程图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

实施例1：

以下借助附图描述本发明的实施方式，具体工作流程如图1所示，阐述如下。

第一步、激光点云采集设计1；

对于新建公路工程，采用飞机为平台搭载激光扫描仪进行数据采集。对于公路改扩建工程，可以选择直升机或者汽车为平台搭载激光扫描仪进行数据采集。不同平台采集数据的具体实施方法如下：

采用飞机为平台进行数据采集时，需进行任务设计。具体实施方法如下：

1)数据精度及密度要求。对于新建公路工程，激光雷达扫描数据成果的平面精度优于0.15m，高程精度优于0.10m，激光点密度高于10个/m²；对于公路改扩建工程，路面激光雷达扫描数据成果平面精度优于0.05m，高程精度优于0.02m，激光点密度高于25个/m²；

2)为保证数据质量，每个架次在飞行任务开始前或者飞行任务结束后，对仪器设备进行检校飞行。检校包括主检校和次检校，主检校主要是在测区附近选取1平方公里地物较突出的区域，设计6条交叉航线进行飞行，并在区域四角和中央分别布设一个地面控制点，对激光雷达设备进行检校；次检校是指设计1公里左右长的航线进行来回飞行对激光雷达设备进行检校；

3)严格遵守飞行规定，如转弯坡度不能超过20度，连续飞行不同航线时必须采用左转弯和右转弯交替方式、航线长度大于10km时需要转个n字形弯才能开始正式测线航飞。

或采用汽车为平台进行数据采集时，具体实施方法如下：

1)数据精度及密度要求。车载激光扫描应用于现有公路及周边信息激光数据采集，路面激光雷达扫描成果平面精度优于0.05m，高程精度优于0.02m，激光点密度高于25个/m²；

2)在测量车抵达测区约20分钟前提前开启定位定姿系统(以下简称POS)，供惯性导航单元(以下简称IMU)动态初始化；正式作业开始前、结束后，需要静态观测15分钟～20分钟，以保证定位精度；作业过程中应注意行车方式及速度，争取最大范围的覆盖目标地物，尽可能避免急转弯，如需转弯则行车速度不宜太快，速度为20km/h～30km/h；

3)若作业区域存在陡峭地形、高大树木等严重影响GPS观测时，应在正式开始作业前对该区域路段进行信号测试，即沿该测区道路行驶一次，获取GPS信号较好的点位并进行标记，以便能够在规定时间内获取符合条件的GPS固定解；若实际测量时GPS出现失锁问题，应及时进行标记，以便后期进行数据分析；

4)为防止POS误差累积，测量过程中单个测量持续时间由测区GPS信号质量决定。若GPS信号较好，作业时长可在4小时～5小时；若GPS信号较差，单测量作业时长应小于3小时。

第二步、激光点云分类2；

利用Lidar project developer软件进行激光点云分类，具体实施方法如下：

1)将原始激光点云导入Lidar project developer(一种激光雷达扫描数据处理系统软件)软件；

2)剔除激光点云中的噪点，如特别低的点(地面以下的点)或特别高的点(云或飞行中的鸟)；

3)将激光点云分为地面点类(记为ground类)与非地面点类，对于非地面点类，根据需要，可进行类别细分；

4)分类过程中对激光点云进行多方向拉剖面检查和高程渲染三维可视化检查，可同时参考相应的影像数据。激光点云分类需满足以下要求：

a)平地一般较平坦，没有明显突出的点出现；

b)山地坡度过渡平滑自然，没有明显突变的点出现；

c)高速公路、河流等与周围的地物相比，高度变化一般较明显，但没有孤立的明显突出的点出现。

第三步、断面线地表信息生成3；

如图2示，基于分离出的ground类点云数据生成断面线的方法是：

1)生成断面剖面2-1。对于每个中桩点，利用其后面一个中桩点计算路线前进方向，最后一个断面的前进方向与倒数第二个断面一致。设当前中桩点坐标为(X₁，Y₁)，其下一中桩坐标为(X₂，Y₂)，则路线前进方向的象限角σ＝arctan((Y₂-Y₁)/(X₂-X₁))，断面剖面方向的象限角为σ+90°。设断面一侧宽度为D，则断面剖面线左端点坐标为：

X_left＝X₁+D*cos(σ+90°)

                                                        (1)

Y_left＝Y₁+D*sin(σ+90°)

断面剖面线右端点坐标为：

X_right＝X₁+D*cos(σ+270°)

                                                        (2)

Y_right＝Y₁+D*sin(σ+270°)

断面剖面线方程为：

A*X+B*Y+C＝0                                            (3)

(3)式中，A＝(Y_left-Y_right)/(X_left-X_right)

B＝-1

C＝Y_left-A*X_left

2)提取prepare类点云2-2。从ground类中提取出到断面剖面平面距离小于0.6m的激光点记入prepare类，激光点(x₀，y₀)到断面剖面距离的公式如下：

$d=\frac{|{\mathrm{Ax}}_0+{\mathrm{By}}_0+C|}{A^2+B^2}---\left(4\right)$

(4)式中，A、B、C为断面剖面方程的系数，断面剖面方程计算方法见1)

3)将prepare类点云分成三类2-3。将prepare类点云按照到断面剖面的平面距离分成三类激光点，prepare1类为到断面剖面平面距离[0m，0.1m]的激光点，prepare2类为到断面剖面平面距离(0.1m，0.3m]的激光点，prepare3类为到断面剖线的平面距离(0.3m，0.6m]的激光点；

4)利用prepare1类生成初始断面线2-4。生成初始断面线的流程是：

a、将prepare1类激光点在XY平面上向断面剖面作垂线，以垂足点的平面位置和激光点的高程作为断面点，记入断面点section类，激光点(x，y)在断面剖面上的垂足(x₁，y₁)为：

$x_1=\frac{B^{2}x-\mathrm{ABy}-\mathrm{AC}}{A^2+B^2}$

$\left(5\right)$

$y_1=\frac{-\mathrm{ABx}+A^{2}y-\mathrm{BC}}{A^2+B^2}$

(5)式中，A、B、C为断面剖面方程的系数，断面剖面方程计算方法见1)

b、计算section类点在断面坐标系下的坐标，断面坐标系原点为中桩，断面剖面线方向为S轴方向，高程方向为H轴方向。假设激光点平面坐标为(x₁，y₁)，高程为h₁，断面中桩平面坐标为(X₁，Y₁)，该激光点在断面坐标系下的坐标(s，h)计算方法如下：

s＝sqrt((x₁-X₁)*(x₁-X₁)+(y₁-Y₁)(y₁-Y₁))

                                                     (6)

h＝h₁

c、计算所有section类点在断面坐标系下的坐标，生成初始断面线。

5)扫描断面空洞2-5。空洞是指沿断面线方向一定范围内不存在断面点。对于新建公路工程，空洞阈值定为5m；对于公路改扩建工程，空洞阈值定为2m。扫描断面线探测空洞，若存在空洞，记录断面空洞的起、终点坐标；否则，转9)；

6)利用prepare2类填充空洞2-6。在存在空洞的地方，采用4)的方法计算prepare2类激光点在断面坐标系下的坐标，填充断面空洞；

7)再次扫描断面空洞2-7。扫描填充后的断面，确定是否还存在空洞。若有，记录断面空洞的起、终点；否则，转9)；

8)利用prepare3类填充空洞2-8。对于7)中扫描出的空洞，计算prepare3类激光点在断面坐标系下的坐标，填充断面空洞；

9)生成断面线2-9。将产生的断面点，以中桩为原点，左、右侧顺序排列。在断面线上，如果相邻两个断面点距离小于0.1m，保留高程低的点。

第四步、备选点提取4；

激光点云因地表植被的遮挡会使ground类点密度下降，当ground类点密度低于4个/m²时，从非地面点类中自动提取备选点记入alternative类。提取备选点alternative类流程是：

1)扫描section类中的断面空洞。对第三步生成的断面线进行扫描，若新建公路工程3m内无断面点或者改扩建公路工程1m内无断面点，认为section类中存在空洞，记录section类空洞的起、终点坐标；

2)将至断面剖面距离小于0.6m的非地面类点记入no-ground类，从no-ground类中提取出空洞起、终点连线以下的激光点和起、终点连线上方0.5m以内的激光点作为备选点记入alternative类。

具体方法如下：

a、利用空洞起、终点坐标线性内插出激光点对应的高程H₀；

b、设激光点的高程为H，如果H＜H₀+0.5，则将该点记入alternative类；

第五步、人工辅助编辑5；

对于ground类点密度低于4个/m²的植被茂密地区，人工编辑修正断面线。

人工辅助编辑修正地面线的流程是：

1)将section类断面点展绘断面线CAD图形文件。

2)以断面剖面作为投影面，利用TerraScan软件，将断面线CAD图形文件作为参考，将section类、prepare类、no-ground类及alternative类点云叠加显示；

3)利用TerraScan软件的点分类功能，人工判断并选取alternative类点记入section类；

4)利用TerraScan软件的点分类功能，剔除section类中的突变异常断面点。

第六步、输出断面线地表信息6。

通过前面五个步骤提取出了公路设计所需的精确的断面线地表信息，根据不同的公路设计系统可以按照其特定的格式输出断面线地表信息，常用的断面格式有中桩高程法和抬杆法断面。

a、中桩高程法断面格式为：

每个断面用三行表示：

第一行描述中桩：桩号 中桩高程

第二行描述左断面：(s_i h_i)(i＝1，2Λm)，s_i为断面点到中桩的距离，h_i为断面点高程，m为点数

第三行描述右断面：(s_i h_i)(i＝1，2Λn)，s_i为断面点到中桩的距离，h_i为断面点高程，n为点数

b、抬杆法断面格式为：

每个断面用三行表示：

第一行描述中桩：桩号 中桩高程

第二行描述左断面：(Δs_i Δh_i)(i＝1，2Λm)，Δs_i为相对于前一断面点的距离，Δh_i为相对于前一断面点的高程，m为点数

第三行描述右断面：(Δs_i Δh_i)(i＝1，2Λn)，Δs_i为相对于前一断面点的距离，Δh_i为相对于前一断面点的高程，n为点数。

Claims (8)

1.一种激光雷达扫描生成公路设计地表信息方法，其步骤是：

A、激光点云采集设计：对于新建公路工程，采用飞机为平台搭载激光扫描仪进行数据采集，要求激光雷达扫描点密度高于10个/m²，对于公路改扩建工程，选择直升机或者汽车为平台搭载激光扫描仪进行数据采集，要求激光雷达扫描点云点密度高于25个/m²；

B、激光点云分类：对原始激光点云进行分类，分成地面点类和非地面点；

C、断面线地表信息生成：利用到断面线平面距离小于0.1m的地面类点生成初始断面线；定义断面线空洞为沿断面线方向一定范围内不存在断面点，对于新建公路工程，空洞阈值定为5m；对于公路改扩建工程，空洞阈值定为2m，扫描断面线探测空洞，空洞利用到断面线平面距离0.1m～0.3m的地面类点填充空洞，输出断面线地表信息；再次扫描填充后的断面，存在空洞，利用到断面线平面距离0.3m～0.6m的地面类点填充空洞，输出断面线地表信息；

D、地面点类点密度少于4个/m²的地区，从非地面点类点云中自动提取备选点，对C步骤生成的断面线进行扫描，新建公路工程3m内无断面点或者改扩建公路工程1m内无断面点，存在空洞，提取出空洞处断面线以下的激光点和空洞处断面线上方0.5m以内的激光点作为备选点；

E、以断面剖面作为投影面，将提取出的断面点类、地面点类、非地面点类以及备选点类叠加显示，人工辅助编辑，在断面地面线中，加入备选点，或剔除突变异常点；

F、按照公路设计所需的格式，输出编辑后的准确断面线地表信息。

2.根据权利要求1所述的一种激光雷达扫描生成公路设计地表信息方法，其特征在于：所述的直升机为平台搭载激光扫描仪进行数据采集，其步骤是：

a、数据精度及密度：对于新建公路工程，激光雷达扫描数据成果的平面精度优于0.15m，高程精度优于0.10m，激光点密度高于10个/m2；对于公路改扩建工程，路面激光雷达扫描数据成果平面精度优于0.05m，高程精度优于0.02m，激光点密度高于25个/m2；

b、保证数据质量，每个架次在飞行任务开始前或者飞行任务结束后，对仪器设备进行检校飞行，检校包括主检校和次检校，主检校主要是在测区附近选取1平方公里地物较突出的区域，设计6条交叉航线进行飞行，并在区域四角和中央分别布设一个地面控制点，对激光雷达设备进行检校；次检校是指设计1公里长的航线进行来回飞行对激光雷达设备进行检校；

C、遵守飞行规定，转弯坡度不能超过20度，连续飞行不同航线时必须采用左转弯和右转弯交替方式、航线长度大于10km时需要转个n字形弯才能开始正式测线航飞。

3.根据权利要求1所述的一种激光雷达扫描生成公路设计地表信息方法，其特征在于：所述的汽车为平台搭载激光扫描仪进行数据采集，其步骤是：

a、数据精度及密度要求，车载激光扫描应用于现有公路及周边信息激光数据采集，路面激光雷达扫描成果平面精度优于0.05m，高程精度优于0.02m，激光点密度高于25个/m2；

b、在测量车抵达测区20分钟前提前开启定位定姿系统，供惯性导航单元动态初始化；正式作业开始前、结束后，静态观测15分钟～20分钟，作业过程中行车方式及速度，争取最大范围的覆盖目标地物，避免急转弯，转弯则行车速度为20km/h～30km/h；

c、作业区域存在陡峭地形、高大树木影响GPS观测时，在正式开始作业前对该区域路段进行信号测试，即沿该测区道路行驶一次，获取GPS信号较好的点位并进行标记，在规定时间内获取符合条件的GPS固定解；实际测量时GPS出现失锁问题，及时进行标记，进行数据分析；

d、为防止POS误差累积，测量过程中单个测量持续时间应控制在一定范围内，具体时间由测区GPS信号质量决定，GPS信号较好，作业时在4小时～5小时；GPS信号较差，单测量作业小于3小时。

4.根据权利要求1所述的一种激光雷达扫描生成公路设计地表信息方法，其特征在于：所述的激光点云分类(2)，其步骤是：

a、将原始激光点云导入Lidar project developer软件；

b、剔除激光点云中的噪点，特别低的点：地面以下的点，特别高的点：云或飞行中的鸟；

c、将激光点云分为地面点类与非地面点类，对于非地面点类，进行类别细分；

d、分类过程中对激光点云进行多方向拉剖面检查和高程渲染三维可视化检查，同时参考影像数据，激光点云分类满足以下要求：

1)平地平坦，没有明显突出的点出现；

2)山地坡度过渡平滑自然，没有明显突变的点出现；

3)高速公路、河流与周围的地物相比，高度变化明显，没有孤立的突出的点出现。

5.根据权利要求1所述的一种激光雷达扫描生成公路设计地表信息方法，其特征在于：所述的断面线地表信息生成(3)，其步骤是：

a、生成断面剖面(2-1)，对于每个中桩点，利用其后面一个中桩点计算路线前进方向，最后一个断面的前进方向与倒数第二个断面一致，设当前中桩点坐标为(X₁，Y₁)，其下一中桩坐标为(X₂，Y₂)，则路线前进方向的象限角σ＝arctan((Y₂-Y₁)/(X₂-X₁))，断面剖面方向的象限角为σ+90°，设断面一侧宽度为D，则断面剖面线左端点坐标为：

X_left＝X₁+D*cos(σ+90°)

Y_left＝Y₁+D*sin(σ+90°)                         (1)

断面剖面线右端点坐标为：

X_right＝X₁+D*cos(σ+270°)

Y_right＝Y₁+D*sin(σ+270°)                       (2)

断面剖面线方程为：

A*X+B*Y+C＝0                                     (3)

b、提取prepare类点云(2-2)，从ground类中提取出到断面剖面平面距离小于0.6m的激光点记入prepare类，激光点(x₀，y₀)到断面剖面距离的公式如下：

$d=\frac{|{\mathrm{Ax}}_0+{\mathrm{By}}_0+C|}{A^2+B^2}---\left(4\right)$

c、将prepare类点云分成三类(2-3)，将prepare类点云按照到断面剖面的平面距离分成三类激光点，prepare1类为到断面剖面平面距离[0m，0.1m]的激光点，prepare2类为到断面剖面平面距离(0.1m，0.3m]的激光点，prepare3类为到断面剖线的平面距离(0.3m，0.6m]的激光点；

d、利用prepare1类生成初始断面线(2-4)，生成初始断面线的流程是：

a、将prepare1类激光点在XY平面上向断面剖面作垂线，以垂足点的平面位置和激光点的高程作为断面点，记入断面点section类，激光点(x，y)在断面剖面上的垂足(x₁，y₁)为：

$x_1=\frac{B^{2}x-\mathrm{ABy}-\mathrm{AC}}{A^2+B^2}$

$y_1=\frac{-\mathrm{ABx}+A^{2}y-\mathrm{BC}}{A^2+B^2}---\left(5\right)$

b、计算section类点在断面坐标系下的坐标，断面坐标系原点为中桩，断面剖面线方向为S轴方向，高程方向为H轴方向，设激光点平面坐标为(x₁，y₁)，高程为h₁，断面中桩平面坐标为(X₁，Y₁)，该激光点在断面坐标系下的坐标(s，h)计算方法如下：

s＝sqrt((x₁-X₁)*(x₁-X₁)+(y₁-Y₁)(y₁-Y₁))

h＝h₁                                          (6)

c、计算所有section类点在断面坐标系下的坐标，生成初始断面线；

e、扫描断面空洞(2-5)，空洞是指沿断面线方向一定范围内不存在断面点，对于新建公路工程，空洞阈值定为5m；对于公路改扩建工程，空洞阈值定为2m，扫描断面线探测空洞，存在空洞，记录断面空洞的起、终点坐标；

f、利用prepare2类填充空洞(2-6)，在存在空洞的地方，采用d)的方法计算prepare2类激光点在断面坐标系下的坐标，填充断面空洞；

g、再次扫描断面空洞(2-7)，扫描填充后的断面，确定存在空洞，记录断面空洞的起、终点；

h、利用prepare3类填充空洞(2-8)，对于g)中扫描出的空洞，计算prepare3类激光点在断面坐标系下的坐标，填充断面空洞；

i、生成断面线(2-9)，将产生的断面点，以中桩为原点，左、右侧顺序排列，在断面线上，相邻两个断面点距离小于0.1m，保留高程低的点。

6.根据权利要求1所述的一种激光雷达扫描生成公路设计地表信息方法，其特征在于：所述的备选点提取(4)，其步骤是：

a、扫描section类中的断面空洞，对C步骤生成的断面线进行扫描，新建公路工程3m内无断面点或者改扩建公路工程1m内无断面点，认为section类中存在空洞，记录section类空洞的起、终点坐标；

b、将至断面剖面距离小于0.6m的非地面类点记入no-ground类，从no-ground类中提取出空洞起、终点连线以下的激光点和起、终点连线上方0.5m以内的激光点作为备选点记入alternative类。

7.根据权利要求1所述的一种激光雷达扫描生成公路设计地表信息方法，其特征在于：所述的人工辅助编辑(5)，其步骤是：

A、将section类断面点展绘断面线CAD图形文件；

B、以断面剖面作为投影面，利用TerraScan软件，将断面线CAD图形文件作为参考，将section类、prepare类、no-ground类及alternative类点云叠加显示；

c、利用TerraScan软件的点分类功能，人工判断并选取alternative类点记入section类；

d、利用TerraScan软件的点分类功能，剔除section类中的突变异常断面点。

8.根据权利要求1所述的一种激光雷达扫描生成公路设计地表信息方法，其特征在于：所述的输出断面线地表信息(6)，其步骤是：

a、中桩高程法断面格式为：

第一行描述中桩：桩号中桩高程；

第二行描述左断面：(s_i h_i)(i＝1，2Λm)；

第三行描述右断面：(s_i h_i)(i＝1，2Λn)；

b、抬杆法断面格式为：

第一行描述中桩：桩号中桩高程；

第二行描述左断面：(Δs_i Δh_i)(i＝1，2Λm)；

第三行描述右断面：(Δs_i Δh_i)(i＝1，2Λn)。

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