成樂高速擴建 機載激光雷達繪“3D圖”
機載激光雷達將架在起落架上
機載激光雷達原理圖
以往的高速路上，常可見這樣的場景：一前一后兩輛閃爍著警燈的巡邏車之間，一組工作人員正操作著測繪儀器。每測完一段，人員、設(shè)備和巡邏車都同步向前移動一段距離。飛馳的汽車或從他們身邊掠過，或急劇剎車，作業(yè)區(qū)附近一時險象環(huán)生。技術(shù)人員在“用生命測量”的同時，也造成道路阻斷、擁堵，給過往車輛造成極大不便和風險。
近日，在成樂高速擴容改造上百公里的測量中，四川省交通運輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院首次應(yīng)用機載激光雷達掃描技術(shù)。原本需要3個月且可能斷道的危險測量工作，只花了10來天便得以安全完成，且未對正常交通造成影響。
外形
像個微波爐
8月2日，在彭山通用機場，一架小型直升機搭載著激光雷達騰空而起，飛向成樂高速擴容A3標段上空，進行空中掃描。這是在四川省高速公路改擴建工程中的首次應(yīng)用，也標志著人工斷道測繪的傳統(tǒng)方式將逐漸成為歷史。
激光雷達被架在直升機起落架上，它的外形并不炫酷，激光掃描器方方正正的就像一個微波爐。微波爐的側(cè)面，并排裝著數(shù)碼相機和一個叫IMU的設(shè)備，相機鏡頭朝下，用于獲取地面的彩色數(shù)碼影像，而簡稱為IMU的“慣性測量單元”就像雷達的平衡器官，隨時感知著雷達的姿態(tài)。激光傳感器頭在微波爐的下方每秒發(fā)射和接收數(shù)百萬個激光脈沖，對地面進行精確測量。
激光掃描器和相機是獨立的兩個系統(tǒng)，卻都接受控制存儲器的指揮。帶有激光和相機的傳感器部分通過數(shù)據(jù)線與控制存儲器相連，如果把雷達的傳感器比作耳機和麥克風，放在直升機機艙的存儲器則是一部“手機”，收攬所有測量結(jié)果。
由于直升機震動比較厲害，雷達的4個支腳裝有腳墊減震，就像穿了4只厚底的松糕鞋。
工作
就像在掃地
“激光雷達工作時就像掃地”，公路院測繪分院教授級高工楊洪形象地說，激光一條一條地、左右橫著掃，飛機往前飛，每秒數(shù)百萬激光點呈“之”字形分布，就把需要測量的區(qū)域都覆蓋了。
但飛機要飛直線，而公路是帶狀的，線路比較彎曲，就只能分成一段段地飛，“飛彎曲了，數(shù)據(jù)不好處理”。從眉山到樂山，再加上峨眉山支線，一共分成了50多段，飛行員都“轉(zhuǎn)暈了”。成都商報記者看到，航線就如一條條斷裂的五線譜。
正因為公路呈帶狀，動則綿延一兩百公里，激光雷達掃描技術(shù)不成熟時難以運用，近些年才興起。目前，此項技術(shù)已應(yīng)用于新機場高速高架的底層道路和廣元到平武高速公路等的測量，高速改擴建項目是第一次。測繪分院負責人告訴成都商報記者，以后成南高速、成綿高速、成溫邛高速的擴容都可能用到激光雷達掃描技術(shù)。
作用
不堵路又安全
該負責人表示，激光雷達掃描是一種全球趨勢的測繪手段，將大量減少人工測繪。與人工測繪相比，其最大的優(yōu)勢就是不用阻斷道路，同時能保證工作人員的安全。特別是改擴建項目，用傳統(tǒng)的方式去測，不僅要占用車道造堵，在車輛的干擾之下，效率低下，工作人員也有危險。
曾經(jīng)，70公里的道路由20幾個人測了兩個月；而運用激光雷達掃描，3天完成5個架次的飛行作業(yè)，累計僅用9個小時就完成了測繪工作。地面配合人員僅為往常的1/2~1/3。
其次，激光雷達掃描非常準確直觀，相當于把野外搬到室內(nèi)，而現(xiàn)場可能只看到局部。改擴建工程既有新車道，也有舊車道，新舊要無縫銜接，測量就必須準確。比如路面加鋪瀝青、水泥混凝土1厘米與5厘米造價差別很大。這么長的公路，一旦測錯了，損失更慘重。從楊洪提供的圖上，記者看到，激光雷達影像掃描甚至能看清行駛車輛上的年審標志。
同時，沒有道路的懸崖絕壁、茂密的森林、沼澤濕地或其他無法進入的地方，激光雷達都能成功完成測量工作。還能為三維實景模型提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，方便建設(shè)、養(yǎng)護和運營管理等。
據(jù)了解，成樂高速擴容項目青龍場至眉山試驗段設(shè)計完畢，目前已全面開工；主體工程初步設(shè)計戶外工作也已完成。
匡成剛 胡棟才 成都商報記者 嚴丹 四川省交通運輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院供圖
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