移動道路測量系統在道路信息化建設中的應用

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，通過加大科技攻關力度，全面提高本市道路的內在質量和外觀形象。常規的道路大修路況調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，存在很大的質量隱患，影響調查效果。因此，上海市城市建設設計研究院與同濟大學聯合對移動道路測量系統(MMS)在道路信息化建設中的應用進行研究。

移動道路測量系統是在機動車上安裝GPS，CCD相機，攝像機視頻系統，慣性導航系統等先進的傳感器和設備的道路測量系統。移動道路測量系統除了提供傳統GIS的數據外，還有連續的CCD圖像和視頻影像數據，為城市道路建立了可視化的圖庫環境。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確的空間三維坐標。

2 研究內容

1)豐富車載移動測量系統在公路大修路況調查中應用研究。根據《公路技術狀況評定標準》相關要求，在已有的車載移動測量系統能夠識別的大修路況損壞類型、損壞情況程度，以及進行公路大修調查時所能夠生成的報表內容的基礎上，增加更多實用的不同路面的路況損壞判讀及相應報表的生成。

2)采用SQL Server 2008來管理空間數據及非空間數據。該數據庫中包括基本的MMS數據、路面破損數據、地理底圖數據等，同時根據搜集的設計階段勘探孔的信息，橋墩、樁基信息，也放到數據庫中，從而實現了空間數據與非空間數據的集成管理。

3)實現SQL Server數據庫與軟件內路面點的聯動。在軟件運行的播放路面上選取某一空間點后，將其添加到數據表中。數據庫中的勘探孔、樁基、橋墩等信息數據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行空間查詢，從而實現選取的任一空間點與數據庫中相關內容的聯動。

4)開發一個車載移動測量系統數據的路況調查應用軟件。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，根據點取位置的坐標信息，顯示此處的設計橋墩、樁基信息，以及設計階段所進行的最近的勘探孔信息，并能根據需要保存成文件。

3 系統設計

本系統共實現了四部分的功能:

1)為用戶提供了管理MMS數據、路面破損數據、橋墩樁基及勘探孔數據的功能;

2)可以供用戶瀏覽MMS圖片數據、視頻數據，且可以在CAD環境中關聯瀏覽;

3)可以在系統中對圖像上的興趣點進行立體量測、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)還提供了破損業務記錄的報表輸出功能。

數據為系統功能的實現提供了保障。本系統中涉及到的數據有基礎地圖數據、DWG地形圖數據、立體像對數據、影像數據、MMS影像采集點數據、橋墩樁基及勘探孔相關數據、報表數據等，按類型大致可以分為空間數據和非空間數據。

本系統采用SQL Server 2008來管理MMS影像采集點數據等空間數據以及其他非空間數據，為功能的實現提供了可靠的數據支持。

3.1 數據庫設計

本系統采用C/S結構，在服務器上安裝SQL Server 2008服務器，在客戶端部署SQL Server 2008客戶端。數據存放在服務器上統一管理，客戶端通過局域網調用服務器中的數據，實現數據的顯示和操作[1]。

3.2 系統功能結構設計

系統的功能主要有以下幾個方面:

1)數據管理:管理MMS數據、路面破損數據、橋墩樁基及勘探孔數據的功能。

2)影像瀏覽:單張影像瀏覽;影像及視頻播放;在系統和CAD環境下實現兩者的動態關聯。

3)影像查詢:基于立體像對的空間距離量測、三維坐標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:利用數據庫管理人工判讀的道路破損，實現定位查看，并可生成JTG H20-2007公路技術狀況評定標準中所要求的相關表格[2]。

表1 勘探孔信息

4 應用試驗

移動道路測量系統的試驗應用是在已通車的A15機場高速公路上進行的，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行試驗，現狀道路數據采集路段長度超過10 km。道路的CCD數據，視頻數據是用道路數據采集車以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行的10種判讀的基礎上又增加了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下對所攝圖像進行關聯量測，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)精度為±10 cm。

3)試驗路段上的勘探孔及設計橋墩、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 結語

本文首先介紹了移動道路測量系統在道路信息化建設中的意義。隨后對系統的數據庫和功能結構進行了設計[3]。最后在A15機場高速公路的某一路段進行試驗，數據精度滿足了路況調查的要求，成功地驗證了移動道路測量系統在道路信息化建設中的可行性。

[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，2010.

[2]JTG H20-2007，公路技術狀況評定標準[S].

[3]鄧 迅.移動測量系統采集數據的管理和應用研究[D].上海:同濟大學，2010.

[4]鐘 斌，董 剛.數字地面模型技術在公路測設中的應用[J].山西建筑，2010，36(29):347-348.