基于航测方式的铁路既有线平面中线制作方法技术

本发明专利技术公开了一种基于航测方式的铁路既有线平面中线制作方法,包括以下步骤:内外业数据采集、内业采集中线的检核及连接、特征点投影坐标自动计算、特征点里程互检核及选取分段平差段落、分段落里程坐标平差和既有线平面中线生成，本发明专利技术的铁路既有线平面中线制作方法在少量外业工作量辅助下的情形下，克服单纯利用航测方式进行既有线作业的缺点，实现内外业融合模式下的基于航测方式的既有线中线制作，建立基于航测方式的既有线平面中线制作的流程，该方法的精度、格式和标准均满足铁路工程的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铁路既有线测绘
，具体来说涉及一种基于航测方式的铁路既有线平面中线制作方法。
技术介绍
航空摄影测量技术作为大比例地形图制作的主要手段，其具有数据获取快速、范围广以及非接触地面的特点，在铁路勘测制图中发挥着重要的作用。铁路工程建设中的增二线及电气化改造工作都需要进行既有线测绘，内容包括：地形图测绘、横断面测绘、三贯通测量和站场测量，其中，既有线平面中线制作工作作为平面测绘的基础，就是既有线测绘要完成的关键工作之一。目前既有线测绘平面中线制作通过采用人工上线里程丈量和载波相位差分技术(rtk)作业完成，这种作业方式需要人工上线作业，安全风险大，外业工作量大。数码航摄技术的发展促使航摄影像的分辨率和定位精度得到极大提高，使得基于航测方式完成某些既有线测绘工作成为可能，但这种单纯依靠航测方式完成既有线平面中线制作的方法具备以下缺点：(1)人工采集的误差分布具备不确定性；(2)人工采集的三维中线无法进行投影改正来消除高程变化带来的里程长度差异；(3)无法保证航测精度与外业实测精度的有效统一；(4)目前国内外没有利用航测技术进行既有线平面中线制作的规范流程、作业方案。(5)如何有效实现内外业数据融合应用，高效达到内外业数据的互检核以剔除误差数据的目的，提高当前内业处理效率仍然函待解决。现有利用航测方式进行铁路既有线平面制作的方法正处于研究改进和发展中。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种基于航测方式的铁路既有线平面中线制作方法。本专利技术的是通过下述技术方案予以实现的。一种基于航测方式的铁路既有线平面中线制作方法，包括以下步骤：S1，内外业数据采集S1-1，特征点外业里程丈量通过上线皮尺测量方式进行里程丈量，得到特征点A1、A2……As的里程值和规划断链里程值，其中，所述特征点为航测数码影像立体像对上可立体识别的地物；S1-2，航测内业采集既有线中线及特征点通过航测得到航测数码影像立体像对，根据空中三角测量对所述航测数码影像立体像对进行判读：在直线段的既有线，在该段既有线的左铁轨的轨顶和右铁轨的轨顶上按照15～25米的间隔采集矢量线，对所述矢量线进行取中，以得到直线段的既有线的矢量中线；在曲线段的既有线，在该段既有线的外轨的轨顶上按照3～8米的间隔采集矢量线，将外轨上每个所述矢量线分别向既有线中线投影，得到曲线段的既有线的矢量中线；在所述航测数码影像立体像对中，通过S1-1中所述特征点A1、A2……As的里程值以及平面线位资料，确定并采集特征点的平面坐标；S2，内业采集中线的检核及连接S2-1，中线“折向冗余”检核；确定一段矢量中线的误差点：在一矢量中线上，分别计算第n个与第n-1个点的斜率，依次得到斜率值K2、……Ki-1、Ki，其中，n＝2、3、……i，i为所述矢量中线上点的个数；通过公式(1)分别计算所述斜率值的差，依次得到L3、L4、……Li-1、Li：Lm＝|Km-Km-1|，m＝3、4、……i (1)设定阈值，如所述Lm大于所述阈值，则Lm相对应的第m个点为该段矢量中线的误差点；分别确定每段矢量中线的误差点，并删除该误差点，得到多段优化矢量中线：S2-2，自动批连接；根据每段所述优化矢量中线的起止坐标，确定所述优化矢量中线的连接顺序；对每两个相邻的优化矢量中线相互靠近的端点的平面坐标进行平差拟合，以实现相邻优化矢量中线的接边处理，得到一整体中线矢量；S2-3，坐标离散化按照朝向大里程值方向的顺序，提取所述整体中线矢量上所有点的平面坐标；S3，特征点投影坐标自动计算根据S2-3所述点的平面坐标以及S1-2所述特征点的平面坐标的关系，依次判断所述特征点与所述整体中线矢量上任意相邻两点所构建三角形的特性：过特征点向所述整体中线矢量做投影，在所述整体中线矢量上得到特征点投影；通过余弦定理得到s个特征点投影的平面坐标以及任意两个特征点投影之间的长度；S4，特征点里程互检核及选取分段平差段落建立特征点Aη与特征点Aη+θ的误差评价指标P(Aη,Aη+θ)：建立特征点Aη的误差总指标P(Aη)： P ( A η ) = Σ θ = 0 s - η P ( A η , A η + θ ) θ - - - ( 3 ) ]]>其中，η和θ均为正整数，η＝1、2、3……s，θ＝s-η、s-η-1……0；S采集(Aη,Aη+θ)为在航测数码影像立体像对上采集到Aη特征点投影与Aη+θ特征点投影之间的长度，S丈量(Aη,Aη+θ)为通过上线皮尺测量方式丈量得到Aη特征点投影与Aη+θ特征点投影之间的长度；计算每两个特征点的误差评价指标以及计算每一特征点的误差总指标，根据所述误差评价指标和误差总指标的分布情况，剔除信息错误的特征点，剔除后得到N个优选特征点；将所述优选特征点按里程值从小至大进行排序，将2个相邻的所述优选特征点分为一组，每组形成一分段平差段落，N个优选特征点形成N/2段分段平差段落；S5，分段落里程坐标平差按照公式(4)对每段分段平差段落的两个优选特征点的误差评价指标进行分配，得到平差值；根据分段平差段落、平差值以及规划断链里程值，建立桩号里程值与平面坐标的关系模型： L c = H ( x , y ) + D + P ( x , y ) = 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于航测方式的铁路既有线平面中线制作方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，内外业数据采集S1‑1，特征点外业里程丈量通过上线皮尺测量方式进行里程丈量，得到特征点A1、A2……As的里程值和规划断链里程值，其中，所述特征点为航测数码影像立体像对上可立体识别的地物；S1‑2，航测内业采集既有线中线及特征点通过航测得到航测数码影像立体像对，根据空中三角测量对所述航测数码影像立体像对进行判读：在直线段的既有线，在该段既有线的左铁轨的轨顶和右铁轨的轨顶上按照15～25米的间隔采集矢量线，对所述矢量线进行取中，以得到直线段的既有线的矢量中线；在曲线段的既有线，在该段既有线的外轨的轨顶上按照3～8米的间隔采集矢量线，将外轨上每个所述矢量线分别向既有线中线投影，得到曲线段的既有线的矢量中线；在所述航测数码影像立体像对中，通过S1‑1中所述特征点A1、A2……As的里程值以及平面线位资料，确定并采集特征点的平面坐标；S2，内业采集中线的检核及连接S2‑1，中线“折向冗余”检核；确定一段矢量中线的误差点：在一矢量中线上，分别计算第n个与第n‑1个点的斜率，依次得到斜率值K2、……Ki‑1、Ki，其中，n＝2、3、……i，i为所述矢量中线上点的个数；通过公式(1)分别计算所述斜率值的差，依次得到L3、L4、……Li‑1、Li：Lm＝|Km‑Km‑1|，m＝3、4、……i  (1)设定阈值，如所述Lm大于所述阈值，则Lm相对应的第m个点为该段矢量中线的误差点；分别确定每段矢量中线的误差点，并删除该误差点，得到多段优化矢量中线：S2‑2，自动批连接；根据每段所述优化矢量中线的起止坐标，确定所述优化矢量中线的连接顺序；对每两个相邻的优化矢量中线相互靠近的端点的平面坐标进行平差拟合，以实现相邻优化矢量中线的接边处理，得到一整体中线矢量；S2‑3，坐标离散化按照朝向大里程值方向的顺序，提取所述整体中线矢量上所有点的平面坐标；S3，特征点投影坐标自动计算根据S2‑3所述点的平面坐标以及S1‑2所述特征点的平面坐标的关系，依次判断所述特征点与所述整体中线矢量上任意相邻两点所构建三角形的特性：过特征点向所述整体中线矢量做投影，在所述整体中线矢量上得到特征点投影；通过余弦定理得到s个特征点投影的平面坐标以及任意两个特征点投影之间的长度；S4，特征点里程互检核及选取分段平差段落建立特征点Aη与特征点Aη+θ的误差评价指标P(Aη,Aη+θ)：建立特征点Aη的误差总指标P(Aη)：P(Aη)=Σθ=0s-ηP(Aη,Aη+θ)θ---(3)]]>其中，η和θ均为正整数，η＝1、2、3……s，θ＝s‑η、s‑η‑1……0；S采集(Aη,Aη+θ)为在航测数码影像立体像对上采集到Aη特征点投影与Aη+θ特征点投影之间的长度，S丈量(Aη,Aη+θ)为通过上线皮尺测量方式丈量得到Aη特征点投影与Aη+θ特征点投影之间的长度；计算每两个特征点的误差评价指标以及计算每一特征点的误差总指标，根据所述误差评价指标和误差总指标的分布情况，剔除信息错误的特征点，剔除后得到N个优选特征点；将所述优选特征点按里程值从小至大进行排序，将2个相邻的所述优选特征点分为一组，每组形成一分段平差段落，N个优选特征点形成N/2段分段平差段落；S5，分段落里程坐标平差按照公式(4)对每段分段平差段落的两个优选特征点的误差评价指标进行分配，得到平差值；根据分段平差段落、平差值以及规划断链里程值，建立桩号里程值与平面坐标的关系模型：Lc=H(x,y)+D+P(x,y)=H-1(Lc,D,P)---(5)]]>其中，Lc为桩号里程值，(x,y)为平面坐标，H(x,y)为在航测数码影像立体像对上采集到平面坐标(x,y)的里程值，D为平面坐标(x,y)所在分段平差段落的规划断链里程值；P为平面坐标(x,y)所在分段平差段落的平差值；S6，既有线平面中线生成通过中线桩号表得到的桩号里程值，将所述桩号里程值代入公式(5)所述的关系模型，计算得到各个分段平差段落对应的桩号的平面坐标，将所有桩号对应的平面坐标连接在一起，形成既有线平面中线。...

【技术特征摘要】
1.一种基于航测方式的铁路既有线平面中线制作方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，内外业数据采集S1-1，特征点外业里程丈量通过上线皮尺测量方式进行里程丈量，得到特征点A1、A2……As的里程值和规划断链里程值，其中，所述特征点为航测数码影像立体像对上可立体识别的地物；S1-2，航测内业采集既有线中线及特征点通过航测得到航测数码影像立体像对，根据空中三角测量对所述航测数码影像立体像对进行判读：在直线段的既有线，在该段既有线的左铁轨的轨顶和右铁轨的轨顶上按照15～25米的间隔采集矢量线，对所述矢量线进行取中，以得到直线段的既有线的矢量中线；在曲线段的既有线，在该段既有线的外轨的轨顶上按照3～8米的间隔采集矢量线，将外轨上每个所述矢量线分别向既有线中线投影，得到曲线段的既有线的矢量中线；在所述航测数码影像立体像对中，通过S1-1中所述特征点A1、A2……As的里程值以及平面线位资料，确定并采集特征点的平面坐标；S2，内业采集中线的检核及连接S2-1，中线“折向冗余”检核；确定一段矢量中线的误差点：在一矢量中线上，分别计算第n个与第n-1个点的斜率，依次得到斜率值K2、……Ki-1、Ki，其中，n＝2、3、……i，i为所述矢量中线上点的个数；通过公式(1)分别计算所述斜率值的差，依次得到L3、L4、……Li-1、Li：Lm＝|Km-Km-1|，m＝3、4、……i (1)设定阈值，如所述Lm大于所述阈值，则Lm相对应的第m个点为该段矢量中线的误差点；分别确定每段矢量中线的误差点，并删除该误差点，得到多段优化矢量中线：S2-2，自动批连接；根据每段所述优化矢量中线的起止坐标，确定所述优化矢量中线的连接顺序；对每两个相邻的优化矢量中线相互靠近的端点的平面坐标进行平差拟合，以实现相邻优化矢量中线的接边处理，得到一整体中线矢量；S2-3，坐标离散化按照朝向大里程值方向的顺序，提取所述整体中线矢量上所有点的平面坐标；S3，特征点投影坐标自动计算根据S2-3所述点的平面坐标以及S1-2所述特征点的平面坐标的关系，依次判断所述特征点与所述整体中线矢量上任意相邻两点所构建三角形的特性：过特征点向所述整体中线矢量做投影，在所述整体中线矢量上得到特征点投影；通过余弦定理得到s个特征点投影的平面坐标以及任意两个特征点投影之间的长度；S4，特征点里程互检核及选取分段平差段落建立特征点Aη与特征点Aη+θ的误差评价指标P(Aη,Aη+θ)：建立特征点Aη的误差总指标P(Aη)： P ( A η ) = Σ θ = 0 s - η P ( A η , A η + θ ) θ - - - ( 3 ) ]]>其中，η和θ均为正整数，η＝1、2、3……s，θ＝s-η、s-η-1……0；S采集(Aη,Aη+θ)为在航测数码影像立体像对上采集到Aη特征点投影与Aη+θ特征点投影之...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘俊，王长进，周文明，高文峰，赵海，邓继伟，李平苍，宗伟丽，张良会，范登科，程寇，马帅，
申请(专利权)人：铁道第三勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12