一、平台信息

平台名称：移动测量与智能测量机器人研究中心

领 域：移动测量

学科分类：测绘科学与技术

建设单位：武汉大学测绘学院

负责人：闫利

设立时间：2017年4月

二、建设平台的目的和意义

1、科学目标

瞄准“十三五”期间测绘行业将全面列装移动测量装备的发展机遇，特别是车载移动测量系统是国内外研究机构和厂商竞相发展但尚未完全成熟的高端测量装备，仍处在技术竞争阶段。针对核心装备国产化、点云处理自动化、软件开发系列化等问题展开研究，开发测量型、调查型、街景型、应急型等型谱化车载移动测量系统，全面推广于测绘、交 通、能源、城市管理、互联网信息服务等领域。

主要科学目标有：

(1)地面高精度三维空间信息的动态、高效获取。

在地面测量中，常采用全站仪、GNSS RTK等技术获取地面高精度三维空间信息，该类技术效率低、劳动强度大；随着GNSS/IMU组合定位定姿技术、激光扫描测量技术、高分辨率成像技术的发展，采用移动测量的方式获取高精度地面三维空间信息成为可能。本平台的目标之一是采用GNSS/IMU组合定位定姿传感器、激光扫描传感器以及数字相机等在车载、船载及机载等平台上集成移动测量系统，对系统进行严格标定，采用直接地理定向技术，实现在平台的运动过程中，获取地物高精度三维空间几何级空间信息。

(2)三维空间数据的自动化处理。

本平台的第二个目标是在获取地物高精度三维空间信息的基础上，实现数据的自动化处理。移动测量系统采集的数据中包含了丰富的地物几何及属性信息，目前主要依靠人工判别以及手动编辑的方式获取专题地物信息，工作量大、效率低；本平台研究移动测量数据的自动分类、地物自动提取、典型地物的自动三维建模，实现数据处理的自动化。

(3)智能测量机器人技术研究。

以高性能移动测量技术为基础，研究智能测量机器人，在本世纪机器人大发展的时代，智能测绘机器人将是测绘技术的又一次跨越发展， 突破无缝三维测量、自动寻的、目标识别、避障、自主路径规划、自主导航、自动测量等关键技术，实现地表、室内、地下、海底等未知环境的智能测绘与实时环境感知，形成智能测量机器人技术框架。

2、对学校学科建设、人才培养、科学研究等方面的贡献

在学科建设方面，本研究中心将移动测量与智能测量机器人作为主要研究内容，不仅把握了测绘学科的研究热点与前沿领域，还可以推动地理国情、数字城市以及智慧城市等地理信息学科的发展，使得学校保持测绘以及相关学科在国内外的领先地位，进一步提升学校的学术影响力与科研实力。

在人才培养方面，本研究中心将为本科生开设《车载移动测量技术》、《车载移动测量数据处理》等课程，使学生对移动测量有基本的认识。同时，中心将培养相关领域的硕士研究生以及博士研究生，预期未来五年将培养该领域硕士研究生10名，博士研究生3名，为我国家移动测量与智能测量机器人技术的发展提供技术保障与人才保障。

在科学研究方面，本研究中心预期未来五年将发表SCI论文8篇，EI论文10篇；申请软件专利5项，发明专利5项；形成可拓展的软件开发平台。

三、研究方向和主要研究内容

(1)车载移动测量系统集成与标定

研究使用低成本传感器代替昂贵的高精度传感器集成车载移动测量系统，降低车载移动测量系统的成本，使用多个低成本传感器以弥补低成本传感器扫描频率低、导致数据稀疏等问题。

研究车载移动测量系统中各传感器内参数以及传感器之间的相对参数的自动、简易标定方法，提高系统标定的灵活性以及车载移动测量系统所获取数据的精度。

(2)车载激光扫描数据质量改善

研究地面静态扫描数据与车载移动测量数据融合、车载移动测量数据与机载激光点云融合以及车载激光扫描数据与倾斜摄影测量数据的融合等多源数据融合方法，解决由于遮挡造成的数据缺失以及单一数据源数据不全面等问题。

研究多次扫描以及重复扫描车载激光点云的全局优化，解决多次扫描以及重复扫描点云数据精度不一致问题，提高车载激光扫描数据的质量以及可用性。

(3)车载激光点云分类与地物自动提取

研究车载激光扫描数据的最优分割方法、分割结果的特征描述以及自动分类方法；在分类的基础上研究道路标线、交通标志牌、交通信号灯等地物的识别。

除分类之外，研究从原始激光点云中自动高效提取道路面、道路标线、路灯、交通标志牌、树木等地物，提高数据处理效率。

(4)典型地物三维建模

研究车载激光点云中树木点云的骨架提取以及三维建模，研究护栏、路灯等典型地物的三维建模。

(5)智能测量机器人技术研究

以高性能移动测量技术为基础，结合人工智能、目标识别及深度学习理论，研究智能测量机器人技术框架，最终实现测量机器人的自动寻的、目标识别、避障、自主路径规划、自主导航等能力，实现地表、室内、地下、海底等环境下的自动测量。

以上研究方向中，车载移动测量系统集成与标定是数据获取以及后续研究的基础；车载激光扫描数据质量改善在采用集成与标定的系统采集数据的基础上，使用后处理的方法，提高所获取数据的质量，是该技术在各行各业应用的基础；在得到满足质量要求的车载激光扫描数据后，使用车载激光点云分类技术对点云数据进行分类，方便点云数据的后续应用，使用地物自动提取技术以及典型地物的三维建模技术实现车载激光点云在各行各业的应用。智能测量机器人是移动测量技术发展的最终目标。

四、主要建设规划、预期目标及水平

1、建设规划

中心建设分4个阶段：

第一阶段进行系统平台建设。利用现有设备或购买相关设备，通过集成改造，建立移动测量实验及研究平台。在已有技术基础上，开发面向道路测量、城市测量的高精度测移动测量系统。

第二阶段针对核心装备国产化、点云处理自动化、软件开发系列化等问题展开研究，开发测量型、调查型、街景型、应急型等型谱化车载移动测量系统，深入开展自动化数据处理、提取算法研究，解决数据精度及品质问题，提高处理效率。

第三阶段以高性能移动测量技术为基础，研究智能测量机器人，在自动寻的、目标识别、避障、自主路径规划、自主导航、自动测量等关键技术方面寻求突破，形成智能测量机器人技术框架和阶段性产品。

第四阶段进行应用研究建设。通过与相关应用单位合作，开展移动测量与智能机器人的应用研究，力争与国内有影响的测绘地理信息且也合作单位建立长期合作，逐步实现科技成果的产业化。

2、预期目标及水平（5年内目标）

十三五期间，力争主持或参与国家重大项目、国家专项以及省部级项目1-2项，承担科研经费400万元，在国内外学术刊物发表论文7-10篇，移动测量与智能机器人技术达到国内领先水平，国际先进水平。依托移动测量与智能机器人技术，形成1-2款可市场化的高端测绘装备及软件产品。

3、科研条件

通过中心建设，利用已经积累的科研经费及软硬件条件，在学科建设经费、中心运行经费、校企合作平台、及个横向的支持下逐步建立实现地表、室内、地下、海底等未知环境的智能测绘与实时环境感知实验及研究环境，完成移动测量关键技术及智能测量机器人关键及时研究。

4、人才队伍

通过引进或选留国内外优秀人才2-3名，建立起7-8个固定人员研究队伍；聘请国内外著名专家，具有约1-2名人员组成的创新科研引领团队。

5、研究成果

（1）建立移动测量技术实验及研究平台；

（2）完成移动测量系统配套软件的核心算法研究并形成核心软件产品；

（2）完成智能测量机器人技术框架及体系研究，形成满足几个特定环境的智能测量机器人产品；

（3）申请专利2-3项，软件著作权3-5项；

（4）发表SCI、EI论文5-8篇。