CN111858975B - 铁路车载激光扫描全景影像的在线查询方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铁路车载激光扫描全景影像的在线查询方法，收集10m间隔的正线中桩坐标成果、全景影像三维坐标成果和拼接后的全景影像后，通过内插计算得到每张全景影像对应的里程值，然后导入关系型数据库表，数据库中执行SQL查询里程最接近的一条记录，通过将输入里程值与数据库表中的内插里程值进行求差值，里程差值的绝对值超过100米则不显示邻近的全景影像，最后根据提取全景影像ID、内插计算后的里程值和全景所在车站区间，在浏览器中展示对应全景影像及区间里程信息。本发明提出了车载激光扫描全景影像与线路里程信息的匹配算法，用户无需安装任何软件或者插件即可在线360°浏览全景影像，随时随地掌握铁路沿线现场情况。

Description

铁路车载激光扫描全景影像的在线查询方法

技术领域

本发明属于测绘科学技术领域，具体涉及一种铁路车载激光扫描全景影像的在线查询方法。

背景技术

车载激光扫描三维激光扫描技术已经在铁路既有线复测及改造中得到了广泛的应用，可有效解决传统测量模式存在的天窗作业时间短、作业环境恶劣、效率低等难题。将扫描仪和全景相机安装在轨道车上沿线路进行扫描，直接获取轨道车两侧的三维信息，并通过全景相机连续记录了纹理信息，具有采集周期短、效率高、安全性好、劳动强度低和作业灵活等突出优势。

基于点云数据借助专业点云数据处理软件可实现提取线路中心线及轨面点坐标、断面、计算铁路线路的平面曲线参数和纵断面坡度参数、快速DEM数据采集及铁路附属设施要素的自动识别和提取等工作，作为最终成果提交给线路、桥梁、路基等设计专业人员。但设计人员在使用数据成果的同时，需要经常参考全景影像数据更多的获取现场的信息如工务设备情况、特征地物要素、地质判释等，才能更好的开展设计工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁路车载激光扫描全景影像的在线查询方法，可用于设计人员通过浏览器输入里程信息在线定位查询全景影像。

本发明所采用的技术方案为：

铁路车载激光扫描全景影像的在线查询方法，其特征在于：

包括以下步骤：

(1)收集与整理资料：

资料包括工务台账数据、10m间隔的正线中桩坐标成果、全景影像三维坐标成果、拼接后的全景影像；

(2)里程内插计算：

正线轨面中桩坐标表包括中线的里程、X坐标、Y坐标、Z坐标，全景影像三维坐标成果包括相机曝光位置的(X，Y，Z)坐标、全景影像ID、拍摄时间，二者通过内插计算得到每张全景影像对应的里程值；

(3)数据入库操作：

将(2)中内插计算得到的Excel表格成果导入关系型数据库表中进行入库操作；

(4)全景影像里程定位查询：

数据库中执行SQL查询里程最接近的一条记录，通过将输入里程值与数据库表中的内插里程值进行求差值，里程差值的绝对值超过100米则不显示邻近的全景影像；

(5)前端展示：

根据(4)中查询的表记录行中提取全景影像ID、内插计算后的里程值和全景所在车站区间，浏览器中展示对应全景影像及区间里程信息。

(1)中，全景影像数据按车站区间进行分段组织。

(2)中，全景相片的里程值S通过如下公式内插得到：

且满足x1＜x＜x2，y1＜y＜y2；

式中S₁为10米区间起点里程值，(x,y)为全景影像坐标值，(x1,y1)、(x2,y2)为起止里程对应的坐标。

(3)中，关系型数据库表的行记录主要信息包括内插里程值、全景影像ID、坐标XYZ、所属区间段落。

本发明具有以下优点：

1、提出了车载激光扫描全景影像与线路里程信息的匹配算法，该算法利用全景影像的坐标及10米间隔的正线轨面中桩坐标成果进行内插得到全景影像ID与线路里程信息直接的对应关系；

2、用户无需安装任何软件或者插件即可在线360°浏览全景影像，随时随地掌握铁路沿线现场情况。

附图说明

图1是本发明全景影像里程定位方法的流程图。

图2是本发明全景影像在线查询的设计界面图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明涉及一种铁路车载激光扫描全景影像的在线查询方法，以具体的某条铁路线或区间建立数据计算与组织的基本项目单元，本方法以项目为单元进行全景影像数据的组织计算。具体包括以下步骤：

(1)资料收集与整理。资料主要包括工务台账数据(用来确定车站中心里程，方便快速获取车站里程信息及定位全景影像)、10m间隔的正线轨面中桩坐标成果、全景影像三维坐标成果、拼接后的全景影像等，对全景影像数据按车站区间进行分段组织。

(2)全景里程内插计算。通过激光点云自动化提取计算的线路整正计算得到的正线轨面中桩坐标表包括中线的里程、X坐标、Y坐标、Z坐标，全景影像坐标成果包括相机曝光位置的(X，Y，Z)坐标、全景影像ID、拍摄时间，通过内插计算得到每张全景影像对应的里程值。

全景相片的里程值S可以通过如下公式内插得到：(铁路线路曲率半径较大，10米短距离可以近似看作直线处理)

且满足x1＜x＜x2，y1＜y＜y2；

式中S1为10米区间起点里程值，(x,y)为全景影像坐标值，(x1,y1)、(x2,y2)为起止里程对应的坐标。正常情况下全景相片位置里程误差不会超过10米，满足50米间隔采样率的位置精度指标。

(3)建立线路全景影像数据库。为方便对全景信息进行查询检索需将(2)得到的全景信息导入数据库表中进行入库操作，建立线路全景影像关系数据库。数据库表为Excel表格，行记录主要信息包括内插里程值、全景影像ID、坐标XYZ、所属区间段落等。

(4)查询算法设计。前端界面输入里程值，数据库中执行SQL查询里程最接近的一条记录,如果里程偏距超过100米则不显示全景影像记录。

构造最邻近全景查询语句可为：sql＝"select top 1*from PanoTable whereabs([Milage]-"+curMilage+")<100order by abs([Milage]-"+milageValue+")"；构造前一里程全景查询语句可为：ssql＝"select top 1*from PanoTable where"+curMilage+"<[Milage]-1order by[Milage]asc"，构造后一里程全景查询语句可为：sql＝"select top1*from PanoTable where"+curMilage+">[Milage]+1order by[Milage]desc"。

(5)前端展示。根据(4)中查询的表记录行中提取全景影像ID、内插计算后的里程值和全景所在车站区间，浏览器中展示对应全景影像及区间里程信息。

对第三方开源的全景查看控件进行前端二次开发，后台调用ADO.NET进行数据库查询检索操作。用户输入查询里程值时首先会对输入的数据的合法性进行判断，若不符合要求则需重新输入。

用户浏览查看，可在浏览器中360°全屏查看当前里程及前后里程位置的全景影像数据，获取丰富的现场信息。

全景影像即是以人眼为视点转身360°的超广视角进行周边环境的成像，具有360°无死角的优势特点。全景相机曝光时间间隔为6秒，列车扫描时速约为30km/h，故全景影像采集的距离间隔约为50米。全景影像数据作为车载激光扫描点云扫描的成果之一，使得内业数据处理中各项调查成果更加直观可靠，“一次采集，多次利用”，对于高原、自然条件恶劣的区域具有十分重要的应用价值。全景影像具有全视角、虚拟真实和高现势性的特点，已经逐渐成为一种新颖的地理信息产品。

本发明针对设计专业人员提出的根据线路里程信息获取对应位置的全景影像数据需求，通过技术调研、算法研制、数据组织、编程开发、部署测试等多个环节，建立了线路里程信息与全景影像的对应关系，并以B/S的方式方便设计人员通过浏览器直接查询、查看对应里程值的全景影像。

实施例：

在开展青藏铁路格拉电气化改造项目中，采用了车载三维激光扫描技术对格尔木至拉萨全线1100km区间进行点云和全景影像数据采集，完成完成轨面点坐标提取、线路整正计算、特征要素提取、路基断面采集、台账信息更新等工作，并将地形图、10米中桩坐标表、路基断面示意图等成果提交给设计专业使用。

为拓展全景影像数据的使用途径和价值，通过对全景影像的坐标与线路10米中桩坐标表进行里程内插，建立二者的对应关系。并对全景影像数据进行组织和入库操作，通过编程开发实现“零客户端”操作全景数据。

本方法已经在青藏线电气化改造项目中得到应用，线路、环保、电力、通信信号等设计人员通过全景影像在线查询系统可在室内快速查询对应里程的全景影像数据，进而获取铁路现场的丰富信息，比如信号灯、道岔、警冲标等设备。对于青藏线这种高海拔、现场交通不便的铁路线路，借助本全景影像在线查询系统可减少大量的外业现场调查工作，从而节省人力成本。

本技术方案的核心创新点是通过制定全景影像Id与线路里程之间的匹配算法，对全景影像数据进行重新组织和入库操作，并开发了全景影像在线查询系统，方便设计专业人员通过在浏览器端输入里程直接查询定位并在线浏览全景影像数据。

全景影像数据作为车载激光扫描点云扫描的成果之一，使得内业数据处理中各项调查成果更加直观可靠，“一次采集，多次利用”，对于高原、自然条件恶劣的区域具有十分重要的应用价值。全景影像具有全视角、虚拟真实和高现势性的特点，已经逐渐成为一种新颖的地理信息产品。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (2)

1.铁路车载激光扫描全景影像的在线查询方法，其特征在于：

包括以下步骤：

(1)收集与整理资料：

资料包括工务台账数据、10m间隔的正线轨面中桩坐标表、全景影像三维坐标成果、拼接后的全景影像；

(2)里程内插计算：

正线轨面中桩坐标表包括中线的里程、X坐标、Y坐标、Z坐标，全景影像三维坐标成果包括相机曝光位置的(X，Y，Z)坐标、全景影像ID、拍摄时间，所述正线轨面中桩坐标表和全景影像三维坐标成果通过内插计算得到每张全景影像对应的里程值，全景影像的里程值S通过如下公式内插得到：

且满足x1＜x＜x2，y1＜y＜y2；。

式中S₁为10米区间起点里程值，(x,y)为全景影像坐标值，(x1,y1)、(x2,y2)为起止里程对应的坐标；

(3)数据入库操作：

将(2)中内插计算得到的Excel表格成果导入关系型数据库表中进行入库操作；关系型数据库表的行记录主要信息包括内插里程值、全景影像ID、坐标XYZ、所属区间段落；

(4)全景影像里程定位查询：

数据库中执行SQL查询里程最接近的一条记录，通过将输入里程值与数据库表中的内插里程值进行求差值，里程差值的绝对值超过100米则不显示邻近的全景影像；

(5)前端展示：

根据(4)中查询的表记录行中提取全景影像ID、内插计算后的里程值和全景所在车站区间，浏览器中展示对应全景影像及区间里程信息。

2.根据权利要求1所述的铁路车载激光扫描全景影像的在线查询方法，其特征在于：

(1)中，全景影像数据按车站区间进行分段组织。

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