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测量工程空间信息获取理论方法及软件

时间:2018-03-01 来源:未知 点击:

一、基本情况

工程建设和空天地海测绘技术的快速发展,对测量工程空间信息获取理论方法及软件提出了更新更高的要求,迫切地需要一套满足国际标准、适合我国国情的测量工程空间信息获取理论方法与软件系统。为此,项目组在国家自然科学基金和国家支撑等项目的资助下开展了理论方法研究,在测量工程数据处理理论、空间信息获取技术、测量信息表达方法等方面取得了诸多创新性成果,研制了涵盖地面测量、海洋测量、卫星定位、变形监测与灾害预警四个方面的测量工程立体空间信息获取与数据处理软件系统,实现了基于测量机器人、三维激光扫描仪、卫星定位接收机、海洋测量传感器等技术的测量工程空间信息立体、自动获取与快速处理。获得授权发明专利3项、实用新型专利3项、软件著作权14项,发表论文SCI21篇、EI 34篇、核心期刊55篇。在国内外工程测量、测深测流、卫星定位、变形监测等领域得到了广泛了应用,极大地推动了测量工程技术的进步,取得了显著的社会和经济效益。

二、主要特点

(1)创新性强:提出测量工程多类多级控制网网点排序优化数据处理方法,三维激光点云自动配准、点云简化、快速建模与质量评价方法,基于多源信息融合的精密测深方法、基于GNSS的ADCP换能器速度和方位一体化确定方法、基于GNSS高精度垂直解的在航和锚定潮位测量及提取方法,CORS中间服务器增强技术,基于优化粒子群算法的伪卫星模糊度快速搜索方法,时空观测信息优化组合处理与灾害预警模型等。(2)技术方法先进:基于测量机器人技术实现平面控制网和精密高程网自动化观测,形成了多类多级控制网联合测量和统一数据处理模式,并显著提高解算速度;基于三维激光扫描技术实现测量工程三维空间信息获取、点云自动配准和快速建模;基于多源信息融合,将传统测深精度提高了1倍,克服了现有ADCP流速测量对测量船要求的局限,首次实现了厘米级GNSS流速和潮位的在航和锚定状态下获取;基于CORS中间服务器技术,实现了当地坐标系下三维坐标的NRTK实时动态测量;基于优化粒子群算法实现了GNSS模糊度的快速搜索;基于GB-SAR、虚拟现实、增强现实等新技术,实现变形监测数据采集、处理、分析与展示,具有沉浸式视觉效果。(3)应用面广,效益显著:研制的软件系统具有模型严密、算法优化、通用性好、技术先进、系统性强等特点,在国内基础测绘、铁路公路、水利水电、航道水文、地质勘探、教学科研等众多企事业单位得到广泛应用,为武广高铁、港珠澳大桥、武汉绿地中心超高层建筑等工程建设提供测量技术保障,2014-2017产生经济效益32400万元,社会效益显著。

三、关键技术

(1)地面测量:设计了测量机器人控制网自动化观测体系,提出了控制网数据处理网点排序优化快速算法,实现了多类多级观测值控制网自动化数据采集、信息组织与快速统一处理;提出了基于八叉树整体构建点云重叠区的OTOAICP改进配准方法,实现了基于闭合条件的无标靶点云整体配准;提出了基于法向量夹角局部熵的点云简化方法,实现了点云简化质量的量化评价;提出了深度层次遍历的GPU八叉树构建方法,实现了GPU点云快速建模。(2)海洋测量:基于GNSS垂直解和涌浪参数对船体垂直运动反映的一致性,提出了基于多源信息融合的精密测深方法,将现有测深精度提高了1倍以上;提出了基于GNSS的ADCP换能器速度和方位一体化确定方法,为ADCP流速测量提供了瞬时绝对起算基准;提出了基于GNSS高精度垂直解的在航和锚定潮位测量及提取方法。(3)卫星定位测量:提出了用户在当地坐标系中三维坐标实时测量的CORS服务器增强技术,创建了中间服务器工作模式;优化粒子群算法实现了GNSS模糊度的快速搜索,建立了高精度基线解算和控制网平差的关键模型。(4)变形监测与灾害预警:提出了时空观测信息组合处理与灾害预警模型,基于GB-SAR、GNSS天线阵列接收机、测量机器人、虚拟现实和增强现实等技术,实现了变形态势的三维沉浸式虚拟现实及增强现实处理与交互。

四、主要完成单位

武汉大学、武汉市珞珈俊德地信科技有限公司

五、获奖等级

2017测绘科技进步奖特等奖

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