　　1、系統(tǒng)的軟硬件組成

　　全景激光移動測量系統(tǒng)是將多種傳感器，如全球定位系統(tǒng)(GPS)、慣性測量單元(IMU)、立體相機、全景相機、激光掃描儀(LIDAR)等集成在車載平臺上，沿道路采集空間地理信息數(shù)據(jù)，可以快速地提供精確的多元數(shù)據(jù)流，并在內(nèi)業(yè)環(huán)境中對采集得到的數(shù)據(jù)進行進一步加工，生成專題成果圖的一種快速多源數(shù)據(jù)采集和生產(chǎn)的系統(tǒng)。立得空間信息技術(shù)股份有限公司(簡稱立得公司)的LD2011型全景激光移動測量系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)沿道路的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)快速更新，與人工測繪、航測相結(jié)合，能夠形成點狀、帶狀與面狀空間數(shù)據(jù)測繪的完整解決方案。

　　1.1系統(tǒng)組成和功能

　　MMS主要由定位定姿系統(tǒng)、成像系統(tǒng)、支撐平臺、數(shù)據(jù)處理軟件及成果應(yīng)用軟件平臺幾個部分組成。

　　1) 定位定姿系統(tǒng)：包括GPS、DR、IMU等，是決定系統(tǒng)精度的主要因素;

　　2) 成像系統(tǒng)：包括CCD相機、視頻、激光掃描儀等，是決定應(yīng)用方式的主要因素;

　　3) 支撐平臺：包括電源、機械平臺等，是MMS采集設(shè)備的安裝和運行支撐;

　　4) 數(shù)據(jù)處理軟件：包括集成定位定姿處理、多源數(shù)據(jù)側(cè)成圖處理等，是信息提取、目標測量等專題應(yīng)用數(shù)據(jù)制作分布式寫作的平臺;

　　5) 開放應(yīng)用平臺：一組B/S架構(gòu)的開放應(yīng)用接口，可將全景激光MMS原始數(shù)據(jù)和成果數(shù)據(jù)應(yīng)用到其他的業(yè)務(wù)平臺中，提供廣泛的支持和專題服務(wù)。

　　1.2數(shù)據(jù)采集設(shè)備

　　本次試驗的數(shù)據(jù)采集設(shè)備為LD2011型全景激光移動測量系統(tǒng)一套，其外觀如下圖所示：

圖3 LD2011型全景激光移動測量系統(tǒng)外觀

　　全景激光MMS主要由定位定姿系統(tǒng)、成像系統(tǒng)、支撐平臺、數(shù)據(jù)處理軟件及成果應(yīng)用軟件平臺幾個部分組成。

　　圖4 系統(tǒng)組成

　　1) 定位定姿系統(tǒng)：包括GPS、DR、IMU等，是決定系統(tǒng)精度的主要因素;

　　2) 成像系統(tǒng)：包括CCD相機、視頻、激光掃描儀等，是決定應(yīng)用方式的主要因素;

　　3) 支撐平臺：包括電源、機械平臺等，是MMS采集設(shè)備的安裝和運行支撐;

　　4) 數(shù)據(jù)處理軟件：包括集成定位定姿處理、多源數(shù)據(jù)側(cè)成圖處理等，是信息提取、目標測量等專題應(yīng)用數(shù)據(jù)制作分布式寫作的平臺。

　　系統(tǒng)標稱指標如下：

　　a) 整體指標

　　激光點云量測范圍：≤ 80m;
　　激光點云垂直方向視場角：300°;
　　立體影像量測范圍：≤ 40m;
　　全景影像視場角：360°×145°;
　　系統(tǒng)絕對測量精度：0.5m;
　　系統(tǒng)相對測量精度：5～10cm;
　　作業(yè)車速：≤80km/h

　　b) 全景相機指標

　　整體解析度：最高5120×2560;
　　有效視場角：360°×145°(地面方向缺失);

　　c) 激光掃描儀指標：

　　整體視場角：300°(開口向上);
　　掃描距離：≤ 80m;

　　d) 定位定姿(POS)系統(tǒng)指標

　　航向姿態(tài)精度：0.05°;
　　絕對定位精度：0.5米。

　　e) CCD立體測量系統(tǒng)指標

　　相機解析度：200萬像素。

　　1.3外業(yè)軟件

　　外業(yè)軟件安裝在數(shù)據(jù)采集車上，用于控制各數(shù)據(jù)采集傳感器，采集GPS、IMU、CCD影像、激光掃描儀和全景相機的數(shù)據(jù)。具體包括以下幾個軟件。

　　a) 全景影像采集軟件：采集全景影像數(shù)據(jù);

　　b) 多源數(shù)據(jù)采集軟件：采集CCD立體影像數(shù)據(jù);

　　c) 視頻數(shù)據(jù)采集軟件：采集視頻數(shù)據(jù)，包括紅外和可見光等;

　　d) 激光數(shù)據(jù)采集軟件：采集三維激光掃描儀數(shù)據(jù);

　　e) 空間數(shù)據(jù)采集軟件：采集GPS、IMU數(shù)據(jù);

　　f) 精度測試軟件：數(shù)據(jù)采集前實時檢測系統(tǒng)相對測量精度。

　　圖5主要外業(yè)軟件界面

　　1.4內(nèi)業(yè)軟件

　　內(nèi)業(yè)軟件用于數(shù)據(jù)處理和發(fā)布，按照數(shù)據(jù)生產(chǎn)處理過程，包括組合定位定姿處理軟件、直接地理參考處理軟件、多源數(shù)據(jù)測圖處理軟件和成果數(shù)據(jù)展示接口API等幾個部分。

　　a) 組合定位定姿處理軟件：將采集的GPS、IMU等數(shù)據(jù)進行事后緊密組合處理，得到精確的軌跡坐標和載體姿態(tài);

　　b) 直接地理參考處理軟件：將組合定位定姿處理輸出的位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)與CCD影像、三維激光掃描儀及全景相機采集的數(shù)據(jù)進行融合處理，對CCD影像、激光掃描數(shù)據(jù)和全景影像進行直接地理參考;

　　c) 多源數(shù)據(jù)測圖處理軟件：通過對經(jīng)過地理參考的影像、激光點云等進行綜合判讀

　　d) 、測量，按照業(yè)務(wù)需求生產(chǎn)所需的數(shù)字線劃圖、綜合部件數(shù)據(jù)庫、三維模型框架、紋理等成果;

　　e) 成果數(shù)據(jù)展示接口API：將測量成果按照一定的規(guī)范進行組織后，可以通過一套開放的應(yīng)用編程接口與第三方平臺結(jié)合，進行緊密的業(yè)務(wù)集成，供用戶自定義應(yīng)用。

圖6主要內(nèi)業(yè)軟件界面

　　系統(tǒng)整體軟件關(guān)系如下圖所示。

　　圖7軟件架構(gòu)關(guān)系

　　2.數(shù)據(jù)采集和處理

　　2.1數(shù)據(jù)采集流程和采集內(nèi)容。

　　使用MMS生產(chǎn)專題應(yīng)用數(shù)據(jù)要求遵循嚴格的生產(chǎn)工藝和流程，我們公司在銷售MMS系統(tǒng)是會對用戶進行專業(yè)的操作和應(yīng)用培訓(xùn)。一般而言，使用MMS系統(tǒng)的步驟見下圖：

　　數(shù)據(jù)采集：使用MMS車載采集系統(tǒng)在目標采集區(qū)域采集GPS/IMU、CCD影像等原始數(shù)據(jù);

　　集成定位定姿處理：使用MMS系統(tǒng)配備的組合定位定姿處理軟件，進行系統(tǒng)軌跡和姿態(tài)處理;

　　地理參考處理：使用MMS標配的直接地理參考處理軟件，將CCD影像、視頻等數(shù)據(jù)通過時間同步數(shù)據(jù)與定位定姿結(jié)果進行關(guān)聯(lián);

　　立體測圖處理：使用MMS標配的Comapper軟件，通過近景攝影測量技術(shù)，基于經(jīng)過地理參考的實景影像進行測量、成圖、建庫處理，輸入用戶需要的成果數(shù)據(jù)庫。

　　移動測量系統(tǒng)集成了多種專用傳感器設(shè)備，可用于采集下列數(shù)據(jù)：

　　道路軌跡;

　　可量測實景影像;

　　激光點云;

　　全景影像;

　　可見光/紅外視頻數(shù)據(jù);

　　專業(yè)傳感器數(shù)據(jù)：噪聲、空氣污染...

　　2.2數(shù)據(jù)采集成果

　　在數(shù)據(jù)采集中，所有原始數(shù)據(jù)都能100%保存，用戶可自行處理。主要包括下列數(shù)據(jù)：

　　GPS參考站/流動站數(shù)據(jù)：采用GPS設(shè)備原始數(shù)據(jù)格式，如Trimble Dat、Rinex等格式;

　　IMU：采用IMU設(shè)備原始格式，包括三個方向的角速度和加速度，時間等;

　　CCD影像：使用Leador大文件格式存儲，也可解析為普通jpeg格式;

　　視頻：普通MP4格式。

　　時間同步信息：文本數(shù)據(jù)。

　　激光、全景影像數(shù)據(jù)：LD2011系列全景激光MMS還能采集和存儲全景影像數(shù)據(jù)和激光掃描數(shù)據(jù)，全景影像采用Jpeg格式存儲或者廠家原始格式存儲。激光掃描數(shù)據(jù)為Leador專用格式，可轉(zhuǎn)換為通用las點云格式。

　　2.3最終成果內(nèi)容及格式。

　　MMS最終提供的成果主要包括可測量實景影像、激光點云等，可以使用我們MMS配備的數(shù)據(jù)處理軟件COMAPPER進行測圖、建庫，輸出各個行業(yè)的專題數(shù)據(jù)，具體包括：

　　道路特征：中心線、邊線、里程樁、破損...

　　道路附屬設(shè)施：路燈、信號燈、標線、綠化帶、?？奎c...

　　市政設(shè)施：各類井蓋、立桿、垃圾桶...

　　LBS專題應(yīng)用成果：實景三維街景影像、面片...

　　第二代導(dǎo)航圖：實景三維街景、道路轉(zhuǎn)彎半徑、高度、坡度...

　　PVGIS：實景三維警用地圖、居民區(qū)、警用GIS數(shù)據(jù)...

　　鐵路設(shè)施：信號機、限界信息...

　　2.4必須的外部數(shù)據(jù)。

　　MMS系統(tǒng)已考慮所有需要采集的數(shù)據(jù)，不需要其他手段和設(shè)備。但是MMS業(yè)保留了對傳統(tǒng)測繪成果的接口，可導(dǎo)入航片、衛(wèi)片和矢量地圖等數(shù)據(jù)。

　　2.5系統(tǒng)精度和環(huán)境適應(yīng)性

　　使用MMS進行數(shù)據(jù)采集時，采集效率很高，主要受限于道路狀況，一般可以以最高100Km/h的速度采集數(shù)據(jù)。另外在下雨、下雪等惡劣天氣下無法采集數(shù)據(jù)。

　　內(nèi)業(yè)處理效率與成果用途和需采集部件數(shù)量有關(guān)，精度要求高、采集內(nèi)容越多的項目，內(nèi)業(yè)時間越長。對于典型的城管部件普查應(yīng)用，平均一個熟練的內(nèi)業(yè)作業(yè)員每天可以處理50Km。

　　任何一種工具都不能解決所有的問題，MMS系統(tǒng)的固有特性要求目標可視、可見，對于被遮擋的地物或者道路過于狹窄，采集車無法進入等情況，的確會存在部分目標無法采集的問題。

　　對于不同領(lǐng)域的應(yīng)用，需要一個工藝設(shè)計的過程，移動測量是傳統(tǒng)測繪方式的補充和完善，與傳統(tǒng)方式結(jié)合起來，可大幅度提高測量、GIS數(shù)據(jù)采集、處理和建庫的效率，同時可通過實景三維的DMI數(shù)據(jù)給用戶提供一個富信息、直觀易用、按需測量的工作環(huán)境，且實施快捷、易于更新，是滿足于先進性、適用性和經(jīng)濟性的科學(xué)解決方案。

　　3.成果樣本

　　MMS系統(tǒng)的最終成果主要包括專題數(shù)據(jù)庫、全景影像和可測量實景影像等，下面是典型成果數(shù)據(jù)的實例。

可測量拼接全景街景影像

　　實景三維社區(qū)

　　實景三維警用地理信息基礎(chǔ)平臺

　　4.成果數(shù)據(jù)指標

　　使用我們的高端MMS生產(chǎn)的數(shù)據(jù)成果，在GPS信號好的地區(qū)，其精度可達厘米級。綜合絕對定位精度可達到0.5米以內(nèi)，在GPS長時間無法定位的區(qū)域可通過使用控制點糾正的方式提高精度，最終整體精度可達0.5米。

　　MMS生產(chǎn)的最終成果采用SQLServer數(shù)據(jù)的方式存儲，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)可由用戶自行定義，SQLServer數(shù)據(jù)庫是一種通用格式，可以被絕大多數(shù)GIS、MIS系統(tǒng)所支持。

　　5.售后承諾

　　我們的售后服務(wù)包括：

　　提供完整的使用流程培訓(xùn);

　　協(xié)助客戶建立檢校場

　　1年的產(chǎn)品質(zhì)保期;

　　終身產(chǎn)品維護和技術(shù)支持服務(wù)。

　　6.銷售情況

　　我們已出售超過40臺套系統(tǒng)，主要客戶為軍方。

　　7.設(shè)備投入工程項目的應(yīng)用情況案例介紹。

　　7.1數(shù)字城管系統(tǒng)

　　我們?yōu)槿珖?0多個城市建設(shè)了基于實景影像數(shù)據(jù)的數(shù)字城管系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含9大核心業(yè)務(wù)應(yīng)用子系統(tǒng)和面向“大城管”的6大擴展子系統(tǒng)。系統(tǒng)部分核心功能包括廣告牌管理、門前三包管理、違章建筑管理、目標街區(qū)管理等等。

　　下圖是蕪湖市數(shù)字城管系統(tǒng)的用戶界面。

　　A) 戶外廣告管理

　　基于移動道路測量系統(tǒng)建立可視化的戶外廣告數(shù)據(jù)庫，并與廣告牌審核、執(zhí)法等業(yè)務(wù)相結(jié)合，通過實景三維技術(shù)進行可視化的戶外廣告管理，實現(xiàn)城市戶外廣告的規(guī)范化、商業(yè)化、條理化、美觀化。

　　B) 門前三包管理

　　基于移動測量系統(tǒng)技術(shù)在實景影像上對門前三包進行采集，建立可視化的城市門前三包管理數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)可視化的門前三包責(zé)任區(qū)域管理。

　　C) 違章建筑管理

　　基于移動測量系統(tǒng)技術(shù)進行重點拆違區(qū)域房屋數(shù)據(jù)采集與建庫，建立可視化的拆違區(qū)域房屋數(shù)據(jù)庫。通過定期將實際現(xiàn)狀和歷史影像數(shù)據(jù)進行對比分析，形成執(zhí)法依據(jù)，實現(xiàn)對重點拆違區(qū)域違章建筑的可視化管理。

　　D) 目標街區(qū)管理

　　基于一張整體的街景影像圖管理，實現(xiàn)對道路兩側(cè)影像卷軸式的瀏覽和交互、對目標街區(qū)的專題內(nèi)容迅速定位、快速查找，達到視覺的連續(xù)移動。使用這一功能可快速對目標街區(qū)進行瀏覽、查詢和分析。

　　7.2實景三維警用地理信息系統(tǒng)

　　公安提供一套無縫覆蓋整個城市的可量測實景影像庫(DMI:Digital Measurable Image)，它可以和二維地圖、航測遙感影像精確配準使用，構(gòu)成實景影像地圖。在影像地圖上可以準確地描繪現(xiàn)場的關(guān)鍵點、距離，從而讓使用者如同親臨現(xiàn)場，有助于更好地分析事件。他們能夠在影像上測量基礎(chǔ)設(shè)施。配合地理信息數(shù)據(jù)，他們還能夠在影像上深入觀察戰(zhàn)略要點、準入?yún)^(qū)域、疏散路線等，從而能夠幫助他們制定更詳細的戰(zhàn)術(shù)計劃和行動。

　　下圖是我們使用MMS為溫州市公安局建設(shè)的實景三維警用地理信息基礎(chǔ)平臺。