基于MMS移动测量系统的交通安全设施地理信息采集_晏晓红

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测绘与空间地理信息,2008( 8) [3] 陈颖彪,千庆兰,陈健飞. 嵌入式 GIS 数据采集与导航系
3 移动测量系统的误差来源分析
移动道路测量系统是通过以 GPS 为主要定位系 统的 GPS / DR 组合系统连续获取测量车的行进位置, 为测量系统所获得的三维空间影像提供地理位置坐 标,从而实现具有空间地理坐标的三维实景影像。一 般移动道路测量系统数据都包括 GPS 定位数据、DR 数据、CCD 影像数据、视频数据、音频数据、属性数据 等 6 种主要数据类型。因此,MMS 测量中出现的各种 误差按其来源大致可分为以下几种类型:
MMS 将多种测量传感器集于一体,获取的 DMI 可 量测实景影像具有绝对方位元素,无需传统测量的野 外控制测量,能快速高效地采集野外数据,对目标地物 实现绝对测量和相对测量。同时,采集的道路近景立 体影像包含丰富的属性信息,能获取道路及道路两旁
设施的纹理、道路宽度、车道数、交通标志标线完好性、 可视性、牌面内容等相关信息,为道路及道路交通设施 专题图制作、地形图修测、数字三维城市的建立等提供 地理空间信息数据,为道路及设施 GIS 数据的快速更 新提供了一个有效的手段。同时,移动道路测量系统 获取的 DMI 是符合人眼视觉习惯的实景,通过组件化 的 DMI 摄影测量服务( TrueMap Engine) ,可方便地集 成到现有数据库、各种 GIS 系统、网络应用系统和企业 资源管理系 统 中,为 行 业 应 用 提 供 一 个 富 信 息、可 视 化、完全开放、易于集成的地理数据平台,允许针对不 同用户的实际需求定制数据解决方案。
移动道路测量作业需要布设基站,并且基站范围 要求在 25 km,使得移动道路测量作业组织复杂。本 项目采用深圳 CORS( 连续运行卫星定位服务系统) 系 统基站数据作为移动道路测量作业的基站,设计并开 发了基于 CORS 基站与移动道路测量流动站数据差分 模式,CORS 事后差分可达毫米级的定位精度,利用高 精度的 CORS 数据提高移动道路测量数据采集的精 度,同时提高移动道路测量系统作业组织的效率。 4. 2 道路交通安全设施地理信息采集的作业流程和
MMS 移动道路测量系统具有高效率、高精度、低 成本等优点,为城市管理、市政等部门提供了有力的帮 助,同时也为城市道路及附属设施地理信息数据采集 更新提供了一种极佳的手段。
参考文献 [1] 李德仁,郭晟,胡庆武. 基于 3S 集成技术的 LD2000 系列
移动道路测量系统及其应用[J]. 测绘学报,2008,37( 3) [2] 刘基余. GPS 卫星导航定位原理与方法[M]. 北京: 科学
4 龙岗区道路交通安全设施地理信息采集
4. 1 项目概况 龙岗区道路交通安全设施地理信息采集项目是采
用移动道路测量系统( MMS) ,快速对道路及道路两旁 的交通安全设施进行采集并进行内业处理,建立现状 交通安全设施资料库,便于对辖区内交通安全设施实 施永久性的统一查询、管理及维护工作。测区范围包 括龙岗全境 13 个街道办面积约 940. 9 km2 ,通过 MMS 移动道路系统将近 280 种交通及交通安全设施等空间 位置和属性信息进行了全面的采集,并建立了龙岗道 路交通安全设施数据库和可量测实景影像库。采集的 成果有辖区现状道路总长为 1 284. 3 km及道路名称、 长度、宽度、车道数、红线宽度、路权单位、管养部门等 属 性; 采 集 有 交 通 标 志 19 364 个、交 通 标 线
方法 主要为 MMS 外业采集流程、MMS 内业数据处理 流程和外业调绘流程,如图 1 ~ 图 3 所示。 4. 3 MMS 数据采集误差 笔者前述影响 MMS 移动测量系统误差来源主要 有 GPS 误差、DR 误差和 CCD 影像三种类型。在本项 目实施时,预先制定合理的行车路线及作业时间,MMS 采集的 CCD 影像数据清晰,质量较高,不影响内业测 图点位精度。而影响数据精度的主要原因是 GPS 信 号失锁时 DR 误差。
移动道路测量系统,受遮挡和视野的限制,影响着 该技术大面积用于生产。本项目利用已有的测绘成 果,采用辖区 内 的 路 网 图 和 地 形 图 作 参 照,进 行 交 通 GIS 专题信息采集。对受视野限制,被树木遮挡的兴 趣点采用传统外业调绘的方式进行补调,以传统测绘 手段弥补移动道路测量技术的不足。
( 2) DR 误差 当 GPS 失锁时,系统只能靠 DR 辅助导航。DR 单 独定位技术是利用位移传感器( 里程仪) 和角度传感 器( 陀螺仪) 测量位移矢量及前进角度值,从而推算车 辆的位置,因此 DR 是一个累积过程,只能在短时间内 保持较高的精度,时间越长其距离累计误差越大,主要 包括里程计误差和角速度陀螺仪误差。因此,为保证 DR 定位数据的精度,移动道路测量系统的载体车辆应 保持稳定的状态以及行驶中稳定的速度,避免疾驰、急 转弯等,定期进行系统精度检校。 ( 3) CCD 影像 CCD 影像数据是 MMS 的可量测实景影像数据的 基本组成部分,CCD 影像质量的好坏影响着 MMS 数 据的可用性。在 MMS 数据采集过程中,由于外部环境 的复杂性或人为原因导致获取的 CCD 影像模糊、曝光 过度或者曝光不足、有光晕等现象,影响 CCD 影像的 清晰度、内容完整性、冗余度及连续性,从而影响内业 测图时点位的精度。 因此,我们应避免在日照强光下作业、避免逆光作 业、避免高温或过低温度下作业,以免影响影像的清晰 度; 制定合理的行车路线及作业方案,如错开交通高峰 时段,避免数据采集时兴趣点被树木和车辆遮挡,防止 兴趣点过高过小时,采集遗漏。
2 MMS 移动道路测量系统
MMS 移动道路测量系统是在机动车上装配 GPS ( 全球定位系统) 、CCD( 成像系统) 、INS / DR( 惯性导 航系统或航位推算系统) 等传感器和设备,在车辆行进 过程之中,快速采集道路及两旁地物的可量测立体影 像序列( Digital Measurable Image,DMI) ,这些 DMI 均 具有摄影测量解析所需要的外方位位置元素和姿态元 素,配合精准的时刻参数,在严密的摄影测量检校参数 支撑下,实现任意空间、时间序列上的 DMI 构成立体 像对,实现多层次的测量和数据库无缝融合和任意任 时的按需测量[1]。
3 871. 9 km、交 通 标 线 ( 点) 12 776 个、交 通 隔 离 设 施 603. 6 km、交 通 减 速 装 置 9 354 个、交 通 信 控 设 施 7 065个的地理位置及可视性、完好性、管理部门等相 关属性。外业采集花费时间为 1 台 MMS( 3 人) 工作 40 天,内业 6 人共计 70 天的时间,一起合计 540 个人 工天,MMS 的作业效率外业远超过了传统测绘作业模 式,内业也比传统测绘快出许多。
图 3 外业调绘流程
龙岗区大鹏、南澳、葵涌东部三镇属于山区,道路 两边树木茂盛。在项目实施时发现,部分道路行驶时 存在 GPS 信号失锁的情况,系统只能靠航位推算系统 进行补充定位,但仍会影响系统的定位精度,航位推算 系统的方向和距离传感器的漂移偏差随时间增减,时 间越长其距离累计误差越大,组合定位的精度误差越 大。图 4 所示为大鹏某段道路 GPS 信号失锁情况,黑 色为 1 ∶ 1 000地形图道路边线,灰色为 MMS 移动测量 所测道路边线,最大误差为 6. 8 m。因此,GPS 信号失 锁时,MMS 道路测量会严重影响数据质量,在这些路 段时,需要加快车速,尽可能减少 GPS 信号失锁时间。
* 收稿日期: 2011—10—18 作者简介: 晏晓红( 1978—) ,女,博士研究生,工程师,研究方向主要有地理信息系统、地理空间认知、空间数据挖掘等。
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城市勘测
2012 年 2 月
MMS 移动道路测量系统在城市道路测量应用中, 由于城市环境复杂,隧道、立交桥、城市绿化行道树等 的影响,对 GPS 定位数据产生影响的偶然因素主要包 括多路径效应、GPS 信号的遮挡和失锁以及 GPS 局域 差分测量范围限制性引起的误差。
( 1) GPS 误差 主要指 GPS 导 航 定 位 误 差,主 要 来 源 于 GPS 卫 星、卫星信号的传播过程和 GPS 地面接收设备,简称 卫星误差、传播误差和接收误差。其中卫星误差包括 卫星星历误差、卫星时钟误差; 传播误差包括电离层时 延改正误差,对流层时延改正误差、多路径误差、相对 论效应误差及地球自转效应误差; 接收误差包括观测 噪声误差、内时延误差及天线相位中心误差[2]。
2012 年 2 月 第1 期
文章编号: 1672-8262( 2012) 01-13-03
城市勘测 Urban Geotechnical Investigation & Surveying
中图分类号: P208. 1
Feb. 2012 No. 1
文献标识码: A
基于 MMS 移动测量系统的交通安全设施地理信息采集
图 1 MMS 外业采集流程
第1 期
晏晓红 . 基于 MMS 移动测量系统的交通安全设施地理信息采集
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图 2 MMS 内业流程
图 4 GPS 信号失锁道路测量偏移来自百度文库况
4. 4 成果检测 质量检查组实地对交通安全设施进行野外对照检
查,并对交通标志点位平面坐标进行野外设站检查,主 要检查交通安全设施的平面精度及遗漏比率是否在可 控范 围 之 内。 交 通 标 志 平 面 定 位 精 度 中 误 差 为 ±0. 98 m,交通安全标志遗漏个数为总数的 1. 2% ,总 体精度和遗漏率满足用户需求,达到了预期的效果。
出版社,2008
( 下转第 19 页)
第1 期
张健源等 . 移动 GIS 开发及在城市勘测中的应用
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参考文献 [1] 许捍卫. 移动式 GIS 发展的关键技术及应用前景[J]. 测
绘工程,2003,12 ( 1) : 34 ~ 36 [2] 许颖,魏峰远. 移动 GIS 关键技术及开发模式探讨[J].
晏晓红1,2*
( 1. 武汉大学 资源与环境科学学院,湖北 武汉 430079; 2. 深圳市勘察测绘院有限公司,广东 深圳 518000) 摘 要: 随着社会经济的高速发展,城市道路等基础建设日新月异,MMS 移动道路测量系统可以实现城市交通设施的 快速更新。本文主要介绍了 MMS 移动道路测量系统的误差来源分析以及利用移动道路测量系统进行龙岗区城市道 路交通安全设施地理信息采集的流程、方法和特点。 关键词: 移动道路测量系统; 地理信息采集; 交通安全设施
5结语
城市道路等基础建设日新月异,使得测绘成果必 须快 速 更 新,才 能 具 备 实 时、准 确、全 面 等 实 用 特 征。 MMS 移动道路测量系统可以实现城市交通设施的快 速更新,保持数据的连续性,完整性。此次项目结合交 通设施专题信息采集的特点、已有的测绘成果数据和 移动道路测量的技术优势,以传统测绘手段弥补移动 道路测量技术的不足; 同时充分利用深圳 SZCORS 系 统,提高移动道路测量数据采集的精度和作业组织效 率。建立的城市交通设施可量测实景影像库,直接对 交通管理的设施进行实景化可视管理,丰富数据成果, 并为后续拓展应用奠定了基础。
1引言
随着社会经济的高速发展,城市基础设施发生着 日新月异的 变 化,城 市 道 路 交 通 安 全 设 施 管 理 部 门 迫切需要了解辖区内所有道路的交通安全设施现 状 ,建 立 现 状 交 通 安 全 设 施 资 料 库 ,便 于 对 辖 区 内 交 通安全设施 实 施 统 一 的 查 询、规 划、建 设、管 理 及 维 护工作。城 市 道 路 交 通 安 全 设 施 每 年 需 要 及 时 更 新、维护和管理,MMS 移动测量系统具有高效率、高 精度、低成本、可 量 测,实 景 影 像 数 据 处 理 灵 活 多 样 等特点,特别 适 用 于 城 市 道 路 交 通 安 全 设 施 实 时 的 按需测量,MMS 在交通安全设施地理信息采集及建 库中得到了很好的应用。
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