移動道路測量系統(tǒng)在道路信息化建設(shè)中的應(yīng)用

余祖鋒 楊 毅 顧振雄

1 概述

上海市政府提出的市政道路迎世博三年整治行動計劃，明確要以迎世博為契機(jī)，通過加大科技攻關(guān)力度，全面提高本市道路的內(nèi)在質(zhì)量和外觀形象。常規(guī)的道路大修路況調(diào)查通常采用人工檢查，該方式速度慢、效率低、周期長，而且人為因素較多，存在很大的質(zhì)量隱患，影響調(diào)查效果。因此，上海市城市建設(shè)設(shè)計研究院與同濟(jì)大學(xué)聯(lián)合對移動道路測量系統(tǒng)(MMS)在道路信息化建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

移動道路測量系統(tǒng)是在機(jī)動車上安裝GPS，CCD相機(jī)，攝像機(jī)視頻系統(tǒng)，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等先進(jìn)的傳感器和設(shè)備的道路測量系統(tǒng)。移動道路測量系統(tǒng)除了提供傳統(tǒng)GIS的數(shù)據(jù)外，還有連續(xù)的CCD圖像和視頻影像數(shù)據(jù)，為城市道路建立了可視化的圖庫環(huán)境。對影像資料的分析不僅可以獲得裂縫等信息，還可以得到勘探孔、樁基、橋墩的幾何信息及準(zhǔn)確的空間三維坐標(biāo)。

2 研究內(nèi)容

1)豐富車載移動測量系統(tǒng)在公路大修路況調(diào)查中應(yīng)用研究。根據(jù)《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)要求，在已有的車載移動測量系統(tǒng)能夠識別的大修路況損壞類型、損壞情況程度，以及進(jìn)行公路大修調(diào)查時所能夠生成的報表內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加更多實用的不同路面的路況損壞判讀及相應(yīng)報表的生成。

2)采用SQL Server 2008來管理空間數(shù)據(jù)及非空間數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)庫中包括基本的MMS數(shù)據(jù)、路面破損數(shù)據(jù)、地理底圖數(shù)據(jù)等，同時根據(jù)搜集的設(shè)計階段勘探孔的信息，橋墩、樁基信息，也放到數(shù)據(jù)庫中，從而實現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)的集成管理。

3)實現(xiàn)SQL Server數(shù)據(jù)庫與軟件內(nèi)路面點的聯(lián)動。在軟件運行的播放路面上選取某一空間點后，將其添加到數(shù)據(jù)表中。數(shù)據(jù)庫中的勘探孔、樁基、橋墩等信息數(shù)據(jù)有一個決定其空間位置定義的字段，利用該字段與選取的空間點進(jìn)行空間查詢，從而實現(xiàn)選取的任一空間點與數(shù)據(jù)庫中相關(guān)內(nèi)容的聯(lián)動。

4)開發(fā)一個車載移動測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)的路況調(diào)查應(yīng)用軟件。在軟件運行播放路面視頻影像時，在觀看人員感興趣的橋墩處暫停，根據(jù)點取位置的坐標(biāo)信息，顯示此處的設(shè)計橋墩、樁基信息，以及設(shè)計階段所進(jìn)行的最近的勘探孔信息，并能根據(jù)需要保存成文件。

3 系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng)共實現(xiàn)了四部分的功能:

1)為用戶提供了管理MMS數(shù)據(jù)、路面破損數(shù)據(jù)、橋墩樁基及勘探孔數(shù)據(jù)的功能;

2)可以供用戶瀏覽MMS圖片數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)，且可以在CAD環(huán)境中關(guān)聯(lián)瀏覽;

3)可以在系統(tǒng)中對圖像上的興趣點進(jìn)行立體量測、查詢并以表格的形式輸出指定點附近的橋墩樁基及勘探孔信息;

4)還提供了破損業(yè)務(wù)記錄的報表輸出功能。

數(shù)據(jù)為系統(tǒng)功能的實現(xiàn)提供了保障。本系統(tǒng)中涉及到的數(shù)據(jù)有基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)、DWG地形圖數(shù)據(jù)、立體像對數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、MMS影像采集點數(shù)據(jù)、橋墩樁基及勘探孔相關(guān)數(shù)據(jù)、報表數(shù)據(jù)等，按類型大致可以分為空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)。

本系統(tǒng)采用SQL Server 2008來管理MMS影像采集點數(shù)據(jù)等空間數(shù)據(jù)以及其他非空間數(shù)據(jù)，為功能的實現(xiàn)提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。

3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

本系統(tǒng)采用C/S結(jié)構(gòu)，在服務(wù)器上安裝SQL Server 2008服務(wù)器，在客戶端部署SQL Server 2008客戶端。數(shù)據(jù)存放在服務(wù)器上統(tǒng)一管理，客戶端通過局域網(wǎng)調(diào)用服務(wù)器中的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示和操作[1]。

3.2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)的功能主要有以下幾個方面:

1)數(shù)據(jù)管理:管理MMS數(shù)據(jù)、路面破損數(shù)據(jù)、橋墩樁基及勘探孔數(shù)據(jù)的功能。

2)影像瀏覽:單張影像瀏覽;影像及視頻播放;在系統(tǒng)和CAD環(huán)境下實現(xiàn)兩者的動態(tài)關(guān)聯(lián)。

3)影像查詢:基于立體像對的空間距離量測、三維坐標(biāo)點量測以及指定點附近的橋墩樁基及勘探孔信息查詢和表格輸出。

4)生成表單:利用數(shù)據(jù)庫管理人工判讀的道路破損，實現(xiàn)定位查看，并可生成JTG H20-2007公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)中所要求的相關(guān)表格[2]。

表1 勘探孔信息

4 應(yīng)用試驗

移動道路測量系統(tǒng)的試驗應(yīng)用是在已通車的A15機(jī)場高速公路上進(jìn)行的，在其中選取了包含一個立交、一座跨線橋、一段高架段的路段進(jìn)行試驗，現(xiàn)狀道路數(shù)據(jù)采集路段長度超過10 km。道路的CCD數(shù)據(jù)，視頻數(shù)據(jù)是用道路數(shù)據(jù)采集車以40 km的時速拍攝采集的。

1)通過對影像資料的判讀，在以前對瀝青路面損壞狀況可進(jìn)行的10種判讀的基礎(chǔ)上又增加了7種判讀信息以及水泥混凝土路面、砂石路面、路基和沿線設(shè)施的損壞狀況判讀。

2)通過對2 km斷面特征點對比分析，在CAD下對所攝圖像進(jìn)行關(guān)聯(lián)量測，其絕對平面及高程量測精度為±1 m，相對距離量測(離車量攝影距離20 m之內(nèi))精度為±10 cm。

3)試驗路段上的勘探孔及設(shè)計橋墩、樁基所反映信息如表1，表2所示。

表2 橋墩、樁基信息

5 系統(tǒng)界面

軟件運行的播放路面上選取某一空間點，可以查詢某一范圍的橋墩樁基和勘探孔信息，如圖1，圖2所示。

圖1 橋墩樁基查詢

圖2 勘探孔查詢

6 結(jié)語

本文首先介紹了移動道路測量系統(tǒng)在道路信息化建設(shè)中的意義。隨后對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫和功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計[3]。最后在A15機(jī)場高速公路的某一路段進(jìn)行試驗，數(shù)據(jù)精度滿足了路況調(diào)查的要求，成功地驗證了移動道路測量系統(tǒng)在道路信息化建設(shè)中的可行性。

[1]趙會兵.基于SQL Server 2008的空間分析研究[D].長沙:湖南科技大學(xué)，2010.

[2]JTG H20-2007，公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]鄧 迅.移動測量系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的管理和應(yīng)用研究[D].上海:同濟(jì)大學(xué)，2010.

[4]鐘 斌，董 剛.數(shù)字地面模型技術(shù)在公路測設(shè)中的應(yīng)用[J].山西建筑，2010，36(29):347-348.