三维可视化技术
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三维可视化技术在铁路建设中的应用
（2）在蒙华线中的应用
完成工作量 工作内容
1:2000地形图 1:10000地形图 1:50000地形图
DOM（0.2m） DEM（1m）
三维虚拟踏勘系统
面积 787.7平方公里 9087.07平方公里 737.08平方公里 约3000平方公里 约3000平方公里 完成正线660公里的三维场景及通用模型制作
水淹、缓冲区
大临设施选 址、施工便道
三维形象进度
视频监控
施工图管理
设备管理
运营监测与既 有线复测资料
管理 防灾监控
列车运行模拟
防灾救援
指挥、监控 （GPS）
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——通用功能 多源异构数据管理
采用数据管理引 擎实现了多源异构数 据管理，可实现与二 维GIS、大型关系数据 库以及Excel表格等数 据共享，可管理国际 通用的影像或矢量标 准格式文件。
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——实验平台
数据加工
综合应用
数据获取
机 载 激 光 雷 达
数 码 航 摄 仪
三维可视化技术在铁路建设中的应用
专
像 素 工 厂
工 作 站
摄 影 测 量
业 处 理 软
件
海
Skyline
整 体 机 房
量 存 储 设
服 务 器
备ห้องสมุดไป่ตู้
ArcGIS TSDI3D
GPS + INS
三维可视化技术在铁路建设中的应用
谢 谢！
三维可视化技术在铁路建设中的应用
• 基于多尺度模 型的影像匀光
软件（授权号：
2012SR106324）
软件著作权
• 铁路三维可视 化勘察设计信 息管理系统 （授权号： 2011SR032266）
三维可视化技术在铁路建设中的应用
软件著作权
• 高速铁路路基&桥 梁三维参数化建 模软件（授权号： 2011SR032275）
发明专利
发明专利
三维可视化技术在铁路建设中的应用
（3）数字航摄仪UCXp在泛亚铁路（缅甸境内）中的应用
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——应用情况
建设管理阶段：
长沙至昆明昆以及大同至西安高速客运专线两条客专项 目上，实现三维可视化建设管理。
运营管理阶段：
与济南铁路局联合开发京沪高速铁路的工务管理技术研 究项目，取得阶段成果。
8 b4
数据加工
地理信息及工程仿真服务平台
安 全 体 系
专
像 素 工 厂
工 作 站
摄 影 测 量
业 处 理 软
件
海
Skyline
整 体 机 房
量 存 储 设
服 务 器
备
ArcGIS TSDI3D
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——系统功能
一、基本功能
铁
路
二、勘察设计
建
设
运
营
三
维
可
视
三、建设管理
化
平
8 b4
1 a1
2 a2
3 a3
4 a4
5
b1
1
6
a1
b2
2
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a3
b4
4
a4
中间件
5
b1 6
b2 7
b3 8
b4
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铁三院工程实验室 韩祖杰
三维可视化技术在铁路建设中的应用
2014年5月
报告 内容
一、概述 二、研究内容与成果 三、工程化应用情况 四、应用展望
三维可视化技术在铁路建设中的应用
我院研究开发的铁路三维可视化信息管理平台，是利用机 载激光雷达和数码航摄仪快速获取高精度DEM与高分辨率DOM， 创建三维基础地理场景，整合三维GIS、数据库技术和铁路专 业技术，为铁路勘察设计、施工建设和运营维护等不同阶段提 供技术服务平台。
3. 铁路总公司正推行BIM,我院牵头研究技术标准体系 的制定。
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——应用展望
目前，我院的三维可视化平台已经取得了阶段性成果， 在勘察设计、建设、运营都有成功应用案例，该技术已经 可成熟用于轨道交通的规划设计、建设和运营全生命周期， 成为通用的管理平台。
我们将结合具体工程，逐步完善系统平台，提高可用性 和实用性，不断拓展各方市场，为铁路、公路等交通建设 运营领域提供更好的服务。
仿真计算
综
铁 高合铁
路 动列 力车 仿轨 真道
桥
动 力 学 仿 真
速 铁 路 线 型 设
交 通 枢 纽 人 流
路 站 场 车 流 仿
岩 土 力 学 仿 真
梁 计仿真
真
统中
间
维层
护
数据获取
核
心
数
据 层
机 载 激
光
雷
达
数 码 航 摄 仪
网 络 层
...
铁路施工管理仿真服务平台
施工组织计划
施工安全
铁路运营管理仿真服务平台
GPS - Ground Reference 地面参照点
机 载 激 光 雷 达 和 数 字 航 摄
三维可视化技术在铁路建设中的应用
机载激光雷达受天气影响小、精度高、可以穿透植被
三维可视化技术在铁路建设中的应用
数字航摄技术提高了相机的感光度，地面分辨率高，直接提供数字影像，减 少了影像冲洗、晒印、扫描等过程，提高量测的精度
三维可视化技术在铁路建设中的应用
集成风速雨量传感器
三维可视化技术在铁路建设中的应用
异物侵线与滑坡监控点
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——运营管理 施工图、竣工资料管理
三维可视化技术在铁路建设中的应用
多种数据、多种系统集成
与LKJ工务管理数据库集成，实现基础设施一体化查询
三维可视化技术在铁路建设中的应用
航摄作业流程对比
三维可视化技术在铁路建设中的应用
倾斜摄影
三维可视化技术在铁路建设中的应用
特点：高精度、高分辨率，信息量大——海量数据的管理
三维可视化技术在铁路建设中的应用
二、研究内容与成果
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——总体架构
应 用 层
勘察设计仿真服务平台
勘
服察
务
设 计
层信
息
集
成
仿
真
系
工务管理
运输管理
大 临 设 施 仿 真
施 工 进 度 仿 真
传 感 器 集 成
灾 害 分 析 仿 真
安
列防
设
全
车灾运
备
设
运救营
管
施
行援检
理
管
模仿测
理
拟真
1 a1
2 a2
3 a3
4 a4
1 a1
2 a2
3 a3
4 a4
5 b1
6 b2
7 b3
8 b4
1 a1
2 a2
3 a3
4 a4
5 b1
6 b2
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发明专利
• 虚拟现实环境下 高速铁路桥梁三 维参数化建模方 法（专利号： ZL201110366766.8）
• 机载激光雷达平 面精度检测装置
（专利号：
ZL201110357366.0）
• 虚拟现实环境下 高速铁路路基三 维参数化建模方 法（专利号： ZL201110366719.3）
三维可视化技术在铁路建设中的应用
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——获奖情况
《泛亚铁路机载激光雷达勘测》获2012年中国测绘学会优秀测绘工程银奖 《机载激光雷达铁路勘察技术》获新闻出版总署第三届“三个一百”原创出版工程 机载激光雷达技术在铁路勘察设计中的应用获铁道学会科学技术一等奖 机载雷达和数字航摄技术轨道交通勘察设计产业化研究获天津市科学技术三等奖， 铁路线路方案虚拟踏勘系统获铁路工程总公司科学技术一等奖 《缅甸铁路卫星立体测图及POS辅助航空摄影测量》获2012年中国中国中铁优秀工程勘察二 等奖 《泛亚铁路机载激光雷达勘测》获2012年中国测绘学会优秀测绘工程银奖 《张唐线机载激光雷达定测》测绘项目被评为2010年天津市优秀测绘工程二等奖
三维可视化技术在铁路建设中的应用
地形信息
三维可视化技术在铁路建设中的应用
三维地质判识
三维可视化技术在铁路建设中的应用
不良地质
采石场
三维可视化技术在铁路建设中的应用
滑坡
根据调查资料构建的地质纵断面
三维可视化技术在铁路建设中的应用
地下管网的三维表达
三维可视化技术在铁路建设中的应用
三维实景对比
三维可视化技术在铁路建设中的应用
四、应用展望
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——正在开展的工作
1.国家发改委2013年初立项“高速铁路建设及运营综合 仿真服务平台”项目 ，作为高技术服务产业化示范，支持我 院推广该技术，加快辐射。项目建设周期2013-2015年；
2.承担了全国地理信息标准化技术委员会立项的 “轨 道交通地理信息系统技术规范”，专门从事行业标准的制定， 重点开展针对铁路基础设施建模标准的研究。
三、工程化应用情况
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——应用情况
勘察设计阶段：
目前，该系统已在近30个项目勘察设计中应用，其中
1.长沙至昆明高速客运专线、蒙西至华中铁路通道等国 铁项目；
2.泰国、缅甸、柬埔寨、坦赞铁路等国外项目； 3.新塘至白云机场、深圳磁浮8号线等城市轨道交通项 目。 4.北京枢纽等综合交通枢纽和大型客站。
三维可视化技术在铁路建设中的应用
长昆线
大西线
石济线
张唐线
京沪线
北京枢纽
三维可视化技术在铁路建设中的应用
（1）在长昆线定测中的应用
三维可视化技术在铁路建设中的应用
（2）在蒙华铁路中的应用
项目概况
蒙华煤运通道跨越内蒙古、陕西省、山西省、河南省和湖北省5省，地形多为崎岖的山地，也有少部分的丘陵 地区，全线正线全长1414公里，比较线约2204公里。其中本次工作量为前651公里正线区域及比较线区域的 1:10000和1:2000地形图制作。
台
四、运营管理
浏览
查询
量测与分析 前期虚拟踏勘 设计方案比选 设计成果预演
（系统性检查） 多方案比选
工务管理
运输管理
三维可视化技术在铁路建设中的应用
多角度浏览（体现海 量数据和高精度）
地上地下一体（隧道 内外、综合管线、桥
梁与基础） 图库一体
快速定位（目录树定 位、模糊查询）
距离、面积、土石方
断面、等高线
多种数据、多种系统集成
与GPS定位信息集成，实现人员车辆定位与导航
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——知识产权情况： 论文
王长进. 基于机载激光雷达的铁路勘测技术研究 孟宪军. 铁路勘察设计虚拟现实技术的研究 韩祖杰，用于铁路勘察的机载LiDAR数据生产DEM的方法 高文峰，王长进. GPS基站布设对机载激光雷达精度影响的研究 高文峰，王长进. 铁路勘测中使用机载激光雷达测绘横断面相关问题的探讨 谢春喜，高文峰. 顾及地物和地形特征线的横断面自动绘制方法研究 程寇，高文峰. 机载激光雷达系统在铁路勘察设计中最优化航线设计方法研究 甘俊，高文峰. 基于激光雷达数据的正射影像制作及其在铁路勘测中的应用探讨 邓继伟. 基于DEM的铁路带状数字航空摄影航线优化设计 宗伟丽.航测外野新方法探索
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——建设管理 大临设施布置与施工便道规划模拟
三维可视化技术在铁路建设中的应用
任意时间节点工程进度
三维可视化技术在铁路建设中的应用
当前进度模拟对比
三维可视化技术在铁路建设中的应用
集成视频监控传感器
视 频 监 控
三维可视化技术在铁路建设中的应用
视频变化检测
视 频 监 控
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——设计功能
实现了路桥隧二维施工图快速三维建模，参数化建模方法取得
发明专利两项。
参数化建模
三维可视化技术在铁路建设中的应用
三维方案比选
设计方案展示
远程协作
三维可视化技术在铁路建设中的应用
设计协同
模型查询、分析
水 淹 分 析
三维可视化技术在铁路建设中的应用
设计成果预演
国家标准规范
2010年承担了国家工程摄影测量规范的机载激光雷达测量部分内容的编写。
三维可视化技术在铁路建设中的应用
著作
• 王长进. 机载激 光雷达铁路勘 察技术.中国铁 道出版社2010.
软件著作权
软件著作权
• 基于机载LIDAR 点云和MDL的 横断面自动生
产软件（ 授权
号：
2011SR088628 ）
（2）在蒙华线中的应用
完成工作量 工作内容
1:2000地形图 1:10000地形图 1:50000地形图
DOM（0.2m） DEM（1m）
三维虚拟踏勘系统
面积 787.7平方公里 9087.07平方公里 737.08平方公里 约3000平方公里 约3000平方公里 完成正线660公里的三维场景及通用模型制作
水淹、缓冲区
大临设施选 址、施工便道
三维形象进度
视频监控
施工图管理
设备管理
运营监测与既 有线复测资料
管理 防灾监控
列车运行模拟
防灾救援
指挥、监控 （GPS）
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——通用功能 多源异构数据管理
采用数据管理引 擎实现了多源异构数 据管理，可实现与二 维GIS、大型关系数据 库以及Excel表格等数 据共享，可管理国际 通用的影像或矢量标 准格式文件。
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——实验平台
数据加工
综合应用
数据获取
机 载 激 光 雷 达
数 码 航 摄 仪
三维可视化技术在铁路建设中的应用
专
像 素 工 厂
工 作 站
摄 影 测 量
业 处 理 软
件
海
Skyline
整 体 机 房
量 存 储 设
服 务 器
备ห้องสมุดไป่ตู้
ArcGIS TSDI3D
GPS + INS
三维可视化技术在铁路建设中的应用
谢 谢！
三维可视化技术在铁路建设中的应用
• 基于多尺度模 型的影像匀光
软件（授权号：
2012SR106324）
软件著作权
• 铁路三维可视 化勘察设计信 息管理系统 （授权号： 2011SR032266）
三维可视化技术在铁路建设中的应用
软件著作权
• 高速铁路路基&桥 梁三维参数化建 模软件（授权号： 2011SR032275）
发明专利
发明专利
三维可视化技术在铁路建设中的应用
（3）数字航摄仪UCXp在泛亚铁路（缅甸境内）中的应用
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——应用情况
建设管理阶段：
长沙至昆明昆以及大同至西安高速客运专线两条客专项 目上，实现三维可视化建设管理。
运营管理阶段：
与济南铁路局联合开发京沪高速铁路的工务管理技术研 究项目，取得阶段成果。
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数据加工
地理信息及工程仿真服务平台
安 全 体 系
专
像 素 工 厂
工 作 站
摄 影 测 量
业 处 理 软
件
海
Skyline
整 体 机 房
量 存 储 设
服 务 器
备
ArcGIS TSDI3D
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——系统功能
一、基本功能
铁
路
二、勘察设计
建
设
运
营
三
维
可
视
三、建设管理
化
平
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1 a1
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3 a3
4 a4
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中间件
5
b1 6
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5 b1
6 b2
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铁三院工程实验室 韩祖杰
三维可视化技术在铁路建设中的应用
2014年5月
报告 内容
一、概述 二、研究内容与成果 三、工程化应用情况 四、应用展望
三维可视化技术在铁路建设中的应用
我院研究开发的铁路三维可视化信息管理平台，是利用机 载激光雷达和数码航摄仪快速获取高精度DEM与高分辨率DOM， 创建三维基础地理场景，整合三维GIS、数据库技术和铁路专 业技术，为铁路勘察设计、施工建设和运营维护等不同阶段提 供技术服务平台。
3. 铁路总公司正推行BIM,我院牵头研究技术标准体系 的制定。
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——应用展望
目前，我院的三维可视化平台已经取得了阶段性成果， 在勘察设计、建设、运营都有成功应用案例，该技术已经 可成熟用于轨道交通的规划设计、建设和运营全生命周期， 成为通用的管理平台。
我们将结合具体工程，逐步完善系统平台，提高可用性 和实用性，不断拓展各方市场，为铁路、公路等交通建设 运营领域提供更好的服务。
仿真计算
综
铁 高合铁
路 动列 力车 仿轨 真道
桥
动 力 学 仿 真
速 铁 路 线 型 设
交 通 枢 纽 人 流
路 站 场 车 流 仿
岩 土 力 学 仿 真
梁 计仿真
真
统中
间
维层
护
数据获取
核
心
数
据 层
机 载 激
光
雷
达
数 码 航 摄 仪
网 络 层
...
铁路施工管理仿真服务平台
施工组织计划
施工安全
铁路运营管理仿真服务平台
GPS - Ground Reference 地面参照点
机 载 激 光 雷 达 和 数 字 航 摄
三维可视化技术在铁路建设中的应用
机载激光雷达受天气影响小、精度高、可以穿透植被
三维可视化技术在铁路建设中的应用
数字航摄技术提高了相机的感光度，地面分辨率高，直接提供数字影像，减 少了影像冲洗、晒印、扫描等过程，提高量测的精度
三维可视化技术在铁路建设中的应用
集成风速雨量传感器
三维可视化技术在铁路建设中的应用
异物侵线与滑坡监控点
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——运营管理 施工图、竣工资料管理
三维可视化技术在铁路建设中的应用
多种数据、多种系统集成
与LKJ工务管理数据库集成，实现基础设施一体化查询
三维可视化技术在铁路建设中的应用
航摄作业流程对比
三维可视化技术在铁路建设中的应用
倾斜摄影
三维可视化技术在铁路建设中的应用
特点：高精度、高分辨率，信息量大——海量数据的管理
三维可视化技术在铁路建设中的应用
二、研究内容与成果
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——总体架构
应 用 层
勘察设计仿真服务平台
勘
服察
务
设 计
层信
息
集
成
仿
真
系
工务管理
运输管理
大 临 设 施 仿 真
施 工 进 度 仿 真
传 感 器 集 成
灾 害 分 析 仿 真
安
列防
设
全
车灾运
备
设
运救营
管
施
行援检
理
管
模仿测
理
拟真
1 a1
2 a2
3 a3
4 a4
1 a1
2 a2
3 a3
4 a4
5 b1
6 b2
7 b3
8 b4
1 a1
2 a2
3 a3
4 a4
5 b1
6 b2
7 b3
发明专利
• 虚拟现实环境下 高速铁路桥梁三 维参数化建模方 法（专利号： ZL201110366766.8）
• 机载激光雷达平 面精度检测装置
（专利号：
ZL201110357366.0）
• 虚拟现实环境下 高速铁路路基三 维参数化建模方 法（专利号： ZL201110366719.3）
三维可视化技术在铁路建设中的应用
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——获奖情况
《泛亚铁路机载激光雷达勘测》获2012年中国测绘学会优秀测绘工程银奖 《机载激光雷达铁路勘察技术》获新闻出版总署第三届“三个一百”原创出版工程 机载激光雷达技术在铁路勘察设计中的应用获铁道学会科学技术一等奖 机载雷达和数字航摄技术轨道交通勘察设计产业化研究获天津市科学技术三等奖， 铁路线路方案虚拟踏勘系统获铁路工程总公司科学技术一等奖 《缅甸铁路卫星立体测图及POS辅助航空摄影测量》获2012年中国中国中铁优秀工程勘察二 等奖 《泛亚铁路机载激光雷达勘测》获2012年中国测绘学会优秀测绘工程银奖 《张唐线机载激光雷达定测》测绘项目被评为2010年天津市优秀测绘工程二等奖
三维可视化技术在铁路建设中的应用
地形信息
三维可视化技术在铁路建设中的应用
三维地质判识
三维可视化技术在铁路建设中的应用
不良地质
采石场
三维可视化技术在铁路建设中的应用
滑坡
根据调查资料构建的地质纵断面
三维可视化技术在铁路建设中的应用
地下管网的三维表达
三维可视化技术在铁路建设中的应用
三维实景对比
三维可视化技术在铁路建设中的应用
四、应用展望
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——正在开展的工作
1.国家发改委2013年初立项“高速铁路建设及运营综合 仿真服务平台”项目 ，作为高技术服务产业化示范，支持我 院推广该技术，加快辐射。项目建设周期2013-2015年；
2.承担了全国地理信息标准化技术委员会立项的 “轨 道交通地理信息系统技术规范”，专门从事行业标准的制定， 重点开展针对铁路基础设施建模标准的研究。
三、工程化应用情况
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——应用情况
勘察设计阶段：
目前，该系统已在近30个项目勘察设计中应用，其中
1.长沙至昆明高速客运专线、蒙西至华中铁路通道等国 铁项目；
2.泰国、缅甸、柬埔寨、坦赞铁路等国外项目； 3.新塘至白云机场、深圳磁浮8号线等城市轨道交通项 目。 4.北京枢纽等综合交通枢纽和大型客站。
三维可视化技术在铁路建设中的应用
长昆线
大西线
石济线
张唐线
京沪线
北京枢纽
三维可视化技术在铁路建设中的应用
（1）在长昆线定测中的应用
三维可视化技术在铁路建设中的应用
（2）在蒙华铁路中的应用
项目概况
蒙华煤运通道跨越内蒙古、陕西省、山西省、河南省和湖北省5省，地形多为崎岖的山地，也有少部分的丘陵 地区，全线正线全长1414公里，比较线约2204公里。其中本次工作量为前651公里正线区域及比较线区域的 1:10000和1:2000地形图制作。
台
四、运营管理
浏览
查询
量测与分析 前期虚拟踏勘 设计方案比选 设计成果预演
（系统性检查） 多方案比选
工务管理
运输管理
三维可视化技术在铁路建设中的应用
多角度浏览（体现海 量数据和高精度）
地上地下一体（隧道 内外、综合管线、桥
梁与基础） 图库一体
快速定位（目录树定 位、模糊查询）
距离、面积、土石方
断面、等高线
多种数据、多种系统集成
与GPS定位信息集成，实现人员车辆定位与导航
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——知识产权情况： 论文
王长进. 基于机载激光雷达的铁路勘测技术研究 孟宪军. 铁路勘察设计虚拟现实技术的研究 韩祖杰，用于铁路勘察的机载LiDAR数据生产DEM的方法 高文峰，王长进. GPS基站布设对机载激光雷达精度影响的研究 高文峰，王长进. 铁路勘测中使用机载激光雷达测绘横断面相关问题的探讨 谢春喜，高文峰. 顾及地物和地形特征线的横断面自动绘制方法研究 程寇，高文峰. 机载激光雷达系统在铁路勘察设计中最优化航线设计方法研究 甘俊，高文峰. 基于激光雷达数据的正射影像制作及其在铁路勘测中的应用探讨 邓继伟. 基于DEM的铁路带状数字航空摄影航线优化设计 宗伟丽.航测外野新方法探索
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——建设管理 大临设施布置与施工便道规划模拟
三维可视化技术在铁路建设中的应用
任意时间节点工程进度
三维可视化技术在铁路建设中的应用
当前进度模拟对比
三维可视化技术在铁路建设中的应用
集成视频监控传感器
视 频 监 控
三维可视化技术在铁路建设中的应用
视频变化检测
视 频 监 控
三维可视化技术在铁路建设中的应用
——设计功能
实现了路桥隧二维施工图快速三维建模，参数化建模方法取得
发明专利两项。
参数化建模
三维可视化技术在铁路建设中的应用
三维方案比选
设计方案展示
远程协作
三维可视化技术在铁路建设中的应用
设计协同
模型查询、分析
水 淹 分 析
三维可视化技术在铁路建设中的应用
设计成果预演
国家标准规范
2010年承担了国家工程摄影测量规范的机载激光雷达测量部分内容的编写。
三维可视化技术在铁路建设中的应用
著作
• 王长进. 机载激 光雷达铁路勘 察技术.中国铁 道出版社2010.
软件著作权
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• 基于机载LIDAR 点云和MDL的 横断面自动生
产软件（ 授权
号：
2011SR088628 ）