高速公路改扩建勘测方法及系统与流程

1.本技术涉及高速公路勘测技术领域，特别是涉及一种高速公路改扩建勘测方法及系统。


背景技术：

2.近年来，我国的高速公路除了新线路以前所未有的速度与规模营建外，改扩建工程也陆续成为高速公路建设的一大亮点。随着区域经济与交通水平的快速发展，我国在20世纪八九十年代建成的高速公路，服务水平明显下降，交通事故率也有所增加，现有双向四车道的道路水平已不能适应交通量持续增长的需要，改扩建工程迫在眉睫。
3.目前国内外对高速公路的改扩建项目上，可采用的方法包括有普通航测以及低空大比例尺摄影测量，但上述两种方法的测量精度均不能满足施工图设计需要。另外还有采用车载移动测量技术对道路进行主动式扫描，以获得路面信息，但仍存在效率较低、安全隐患大等缺陷。


技术实现要素：

4.基于此，有必要提供一种高速公路改扩建勘测方法及系统，实现与高速公路的路面零接触且高精度的测量。
5.一种高速公路改扩建勘测方法，所述的方法包括：
6.获取原始激光数据及精化数据；其中，所述原始激光数据由机载激光扫描设备对高速公路进行扫描得到，所述精化数据由精化测量设备对高速公路外的测量精化点进行测量得到；
7.对所述原始激光数据进行预处理，得到三维激光点云数据；
8.根据所述精化数据对所述三维激光点云数据进精化改正，得到路面激光数据；
9.根据所述三维激光点云数据与所述路面激光数据进行提取与赋值，得到路面基础数据；其中，所述路面基础数据用于高速公路的施工图设计。
10.在其中一个实施例中，所述测量精化点设置于高速公路外的预设距离以内。
11.在其中一个实施例中，所述测量精化点包括平面测量精化点与高程测量精化点，所述精化数据包括平面精化数据与高程精化数据；测量得到所述精化数据的过程包括：
12.对所述平面测量精化点进行测量，得到所述平面精化数据；
13.对所述高程测量精化点进行测量，得到所述高程精化数据。
14.在其中一个实施例中，所述平面测量精化点按第一预设间距等间隔设置，所述高程测量精化点按第二预设间距等间隔设置。
15.在其中一个实施例中，所述根据所述精化数据对所述三维激光点云数据进精化改正，得到路面激光数据，包括：
16.根据所述平面精化数据对所述三维激光点云数据进平面精化改正，得到平面精化改正后的三维激光点云数据；
17.对所述平面精化改正后的三维激光点云数据根据所述高程精化数据进行高程精化改正，得到路面激光数据。
18.在其中一个实施例中，所述对所述原始激光数据进行预处理，得到三维激光点云数据，包括：
19.对所述原始激光数据进行解码与裁剪，得到裁剪过后的三维激光点云数据；
20.对所述裁剪过后的三维激光点云数据进行坐标转换，得到转换过后的三维激光点云数据；
21.对所述转换过后的三维激光点云数据进行分类过滤，得到三维激光点云数据。
22.在其中一个实施例中，所述根据所述三维激光点云数据与所述路面激光数据进行提取与赋值，得到路面基础数据，包括：
23.对所述三维激光点云数据进行路面信息提取，得到路面特征线数据；
24.根据所述路面激光数据对所述路面特征线数据进行高程赋值，得到路面基础数据。
25.在其中一个实施例中，提供一种高速公路改扩建勘测系统，包括计算机设备、机载激光扫描设备以及精化测量设备，所述机载激光扫描设备以及所述精化测量设备连接所述计算机设备；
26.所述机载激光扫描设备用于扫描得到原始激光数据；
27.所述精化测量设备用于测量得到精化数据；
28.所述计算机设备用于获取所述原始激光数据以及所述精化数据，并对所述原始激光数据进行预处理，得到三维激光点云数据，并根据所述精化数据对所述三维激光点云数据进精化改正，得到路面激光数据，还用于对所述路面激光数据进行赋值，得到路面基础数据；其中，所述路面基础数据用于高速公路的施工图设计。
29.在其中一个实施例中，所述精化测量设备包括平面控制测量装置与高程控制测量装置，所述平面控制测量装置与所述高程控制测量装置均连接所述计算机设备；
30.所述平面控制测量装置用于对高速公路的平面测量精化点进行测量得到平面精化数据；
31.所述高程控制测量装置用于对所述高速公路的高程测量精化点进行测量得到高程精化数据。
32.在其中一个实施例中，所述机载激光扫描设备为搭载激光雷达的无人机设备。
33.上述高速公路改扩建勘测方法及系统，通过获取高速公路及周边的原始激光数据并转换得到三维激光点云数据，再通过设置平面与高程测量精化点得到精化数据，对三维激光点云数据进精化改正，得到路面激光数据，最后根据路面激光数据对提取得到的路面特征线数据进行赋值后得到路面基础数据，用于高速公路的施工图设计，在与高速公路完全零接触的前提下，同步获取到现有高速路面和路外精确三维坐标，不仅提高了激光点云的测量精度，也提高了外业工作效率。
附图说明
34.图1为一实施例中高速公路改扩建勘测方法的流程图；
35.图2为一实施例中测量精化点需进行转折设置时的示意图；
navigation satellite system-real time kinematic，全球导航卫星系统实时动态监测)平面测量和水准测量工作。而且采用车载扫描时，行车速度一般设置为30-50公里/小时，一定程度上影响了正常交通，相当于需要封闭一条车道进行作业。同时，目前的测设工作一般需要在高速公路的两侧路肩上进行，在不穿越高速的前提下，必须分别进行左右幅控制测量工作，工作量较大，效率较低。
52.因此针对上述问题，在一个实施例中，本技术提供一种高速公路改扩建勘测方法，如图1所示包括：
53.步骤102：获取原始激光数据及精化数据。其中，原始激光数据由机载激光扫描设备对高速公路进行扫描得到，精化数据由精化测量设备对高速公路的测量精化点进行测量得到。
54.具体地，原始激光数据为采用激光雷达设备对高速公路进行扫描得到。具体扫描方式并不唯一，可以是采用车载激光雷达设备沿现有高速公路行驶进行扫描，也可以是采用直升机搭载激光雷达设备沿现有高速公路中心线低空飞行进行扫描。在本实施例中，采用无人机搭载激光雷达设备沿现有高速公路中心线低空飞行进行扫描。值得一提的是，采用激光雷达设备对高速公路进行扫描时，扫描范围包括有测量精化点的设置范围。
55.进一步地，精化数据由精化测量设备对高速公路的测量精化点进行测量得到。其中，测量精化点即标靶点，也叫路面控制点，用于对其进行测量得到精化数据对三维激光点云数据进行校正，以提高高速公路改扩建勘测的测量精度。测量精化点设置于高速公路外的预设距离以内，包括平面测量精化点与高程测量精化点，平面测量精化点与高程测量精化点的数量均为两个以上间隔设置在高速公路同一侧外的预设距离以内。
56.步骤104：对原始激光数据进行预处理，得到三维激光点云数据。
57.具体地，首先对原始激光数据进行解码与裁剪，得到裁剪过后的三维激光点云数据。再对裁剪过后的三维激光点云数据进行坐标转换，得到转换过后的三维激光点云数据。对转换过后的三维激光点云数据进行干扰信息、漏洞等分类与过滤，得到三维激光点云数据。其中，三维激光点云数据包含精准的地面点云数据。
58.步骤106：根据精化数据对三维激光点云数据进精化改正，得到路面激光数据。
59.具体地，精化数据包括平面精化数据与高程精化数据。平面精化数据为对高速路外的平面测量精化点按照平面一级的标准进行平面测量得到，高程精化数据为对高速路外的高程测量精化点按照高程四等水准进行高程测量得到。
60.进一步地，首先根据平面精化数据对三维激光点云数据进平面精化改正，得到平面精化改正后的三维激光点云数据。再对平面精化改正后的三维激光点云数据根据高程精化数据进行高程精化改正，得到路面激光数据。
61.步骤108：根据三维激光点云数据与路面激光数据进行提取与赋值，得到路面基础数据；其中，路面基础数据用于高速公路的施工图设计。
62.具体地，首先对上述获取的包含精准的地面点的三维激光点云数据进行路面信息提取，得到路面特征线数据。其中，提取的路面信息的内容可包括路面标志线，还可以包括路基边线和桥梁挡板内边缘等。然后再根据路面激光数据对路面特征线数据进行高程赋值，得到满足施工图设计需要的路面基础数据。优选地，进行路面信息提取的包含精准的地面点的三维激光点云数据还可采用平面精化改正后的三维激光点云数据进行，使得路面特
征线数据的提取更加精确。
63.上述高速公路改扩建勘测方法，通过获取高速公路周边的原始激光数据并转换得到三维激光点云数据，再通过设置平面与高程测量精化点得到精化数据，对三维激光点云数据进精化改正，得到路面激光数据，最后对路面激光数据进行赋值后得到路面基础数据，用于高速公路的施工图设计，在与高速公路完全零接触的前提下，同步获取到现有高速路面和路外精确三维坐标，不仅提高了激光点云的测量精度，也提高了外业工作效率。
64.在一个实施例中，原始激光数据由无人机设备搭载雷达激光设备对高速公路进行扫描得到。具体地，无人机设备通过任务设计确定航带个数和航带长度，并按照飞行规定，获取原始激光数据。其中，在无人机执行飞行任务时，主要包括三个方面的要求，第一为地面gnss(global navigation satellite system，全球导航卫星系统)基站测设要求；第二是测区航线设计要求；第三是无人机设备航飞外业时实施要求。具体如下：
65.(1)地面gnss基站测设要求
66.1)基站位置的选择：基站需架设在已有的首级控制点上。点位环视的视野开阔，地平仰角15
°
以上无障碍物。不宜在微波通讯的过道中设点。测站点远离大功率无线电辐射源(如电视台、微波站等)，其距离不得少于400m。离高压输电线、变电站的距离不得小于100m，避开大面积水域设站。
67.2)基站点观测要求：基准站使用双频接收机进行观测，所用仪器经过国家认可的仪器检定单位年检合格，数据采样频率为1hz。且在雷达系统启动前15分钟开始采集数据，系统关闭后15分钟终止数据采集。观测人员按照gnss接收机操作手册的规定进行观测作业。天线安置在脚架上直接对中整平时，对中误差不大于1mm。观测时确保人员或其他物体触动天线或遮挡信号。每时段观测在测前、测后分别量取天线高，2次天线高之差不大于3mm，并取平均值作为天线高。双频接收机开始记录数据后，每15分钟查看一次接收机电源、记录存储是否正常工作。在现场按规定作业顺序填写观测记录，不得事后补记。点位10m以内不得使用对讲机。每日观测结束后，将外业数据文件及时转存到存储介质上，不得作任何剔除或删改，必要时做双备份。作业人员在作业期间保证不发生仪器受到振动和被移动的情况。严格按照仪器操作规程操作，专人保护，不发生仪器安全事故。
68.3)航摄检查点的测设：为保证项目实施后满足要求，应在外业过程中同步布设少量航摄检查点。航摄检查点主要用于las格式数据未进行标靶精化改正前，快速对las数据的粗差检查。当航飞高度低于100米时，可以采用标靶油布布设在平坦地面上并用石头或其他重物压盖四角，作为航摄检查点。航飞高度高于100米时，应采用前期布设的标靶点中带转角的路面标志线作为检查点。为方便布设可将检查点布设在起降点附近，但需保证检查点位于正常航摄范围内。航飞检查点的测量宜采用gnss-rtk施测，应采用与该项目一致的坐标参数。
69.(2)测区航线布设要求：
70.测区航摄飞行设计从保证航飞质量，高效、经济的原则出发，综合考虑仪器设备的性能、地形、地势、高差、摄区形状、航高、航向重叠度、旁向重叠度和航行协调等一系列要素进行设计。航飞数据采集首先考虑的就是数据采集技术要求，以保证数据精度要求为采集基本要求，进行航飞设计。航飞作业综合考虑测区地形、测区范围内航飞限制、gnss控制基站布设位置等制约因素，制定航线分区情况，以确保航飞区域获取数据满足技术要求。航线
设计分左右幅双向布设，分别位于已有高速公路外侧10-50米范围内，避开高速公路正上方，防止无人机意外坠落导致交通事故。
71.(3)无人机设备航飞外业实施要求
72.根据项目情况，采用无人机激光雷达进行作业。设计飞行航高采用80-120m，根据相机的最大视场角，设置航线间隔。采用往返飞行，以保证航摄总宽度达到250m，旁向重叠宽度大于100m。飞行速度设置6m-10m/秒，地面影像分辨率约为2cm。lidar(light detection and ranging，激光探测及测距)采集速率300khz，每个平方米点云大于40个点。
73.在一个实施例中，测量精化点设置于高速公路外的预设距离以内。
74.其中，测量精化点即标靶点，也叫路面控制点，用于对其进行测量得到精化数据对三维激光点云数据进行校正，以提高高速公路改扩建勘测的测量精度。
75.具体地，测量精化点设置于高速公路外的预设距离以内，预设距离的取值并不唯一，可根据实际测量方案进行选取。例如，本实施例的预设距离为50米，测量精化点设置于距离高速公路不超过50米的沿线区域内。此外，测量精化点设置的位置需开阔，且上方60度仰角无遮挡。
76.优选地，测量精化点设置于高速公路同一侧外的预设距离以内。具体地，所有的测量精化点采用同一侧设置，无需在高速公路的左右幅分别设置测量精化点，提高了测量时的效率，也保障了测量人员的安全性。在其他实施例中，如图2所示，在不满足测量精化点再同一侧设置的要求，需要进行两侧转折设置时，两侧的测量精化点均平行高速公路往另一方向延伸至少一个测量精化点，以进一步保证较高的测量精度。
77.优选地，测量精化点设置于高速公路外的预设距离以内的地方道路上，优选将地方道路中现有的带转角的路面标志线作为测量精化点。其中，路面标志线可包括减速带与车道标线交叉处、服务区停车场标线角点等。在无明显可识别的路面标志线时，测量精化点可直接设置于平整硬化路面或水泥地。在需设置测量精化点的位置处不具备平整硬化路面或水泥地条件时，可在平整开阔地表先设置硬化水泥块底座，再将测量精化点设置于该硬化水泥块底座上。其中，上述硬化水泥块底座的规格并不固定，可根据实际情况确定，不作此限定，只要能在其上设置测量精化点保证测量精度即可。如图3所示，本实施例中所采用的硬化水泥块底座的规格为：截面长宽为70cm*70cm，厚度约5cm。
78.进一步地，如图4所示，测量精化点的形状设置并不唯一，可以是
“┗”
或
“┛”
形状。另外，测量精化点所采用的材料为易于激光点云识别的材料，例如可以是公路划线漆，采用的颜色并不唯一，可以是白色，也可以是红色。在本实施例中，采用易于激光点云识别的材料对测量精化点进行测量，便于后续精化改正步骤中对应找到需要精化改正的坐标点进行相应的精化改正。可以理解，由无人机设备搭载雷达激光设备对高速公路进行扫描得到原始激光数据步骤需在设置好测量精化点之后进行，才能便于进行精化改正。
79.在一个实施例中，测量精化点包括平面测量精化点与高程测量精化点。可以理解，平面测量精化点用于根据平面控制测量装置测量得到平面位置，高程测量精化点用于根据高程控制测量装置得到高程。具体地，平面测量精化点与高程测量精化点的数量均为两个以上间隔设置在高速公路同一侧外的预设距离以内。在一个实施例中，如5所示，平面测量精化点按第一预设间距等间隔设置，高程测量精化点按第二预设间距等间隔设置。具体地，第一预设间距与第二预设间距的取值并不唯一，可根据实际测量方案选取。可以理解，平面
测量精化点与高程测量精化点可以是在同一位置设置为同一测量精化点实现平面测量与高程测量，也可以是设置于不同位置，不作此限定。例如，可以是第一预设间距大于第二预设间距，且第一预设间距设置为第二预设间距的整数倍。即各平面测量精化点均可作为同时实现平面测量与高程测量的测量精化点，称为平高测量精化点，其余的高程测量精化点均为单高程测量精化点，仅作为实现高程测量的测量精化点。在本实施例中，第一预设间距设置为500m，第二预设间距设置为100m。
80.在一个实施例中，精化数据包括平面精化数据与高程精化数据。如图6所示，步骤102中的精化数据测量得到的过程包括：
81.步骤602：对平面测量精化点进行测量，得到平面精化数据。
82.具体地，对高速路外的平面测量精化点按照平面一级的标准进行平面测量，得到平面精化数据。具体要求如下：
83.(1)采用gnss-rtk方法按照等级一级测量靶标点的平面坐标。测量前，利用已有测量精化点进行坐标系统配置，再检查一至两个测量精化点，平面和高程均在3cm之内后再进行采集，沿途经过已有控制点应重复进行检查。
84.(2)在测量时，对gnss-rtk方法所涉及的各项内置参数和天线高等进行对应设置，设置的平面收敛阈值不超过2cm，高程收敛阈值不超过3cm。
85.(3)开始测量前，利用1个以上的高等级控制点进行检测，平面坐标较差不应大于3cm。
86.(4)测量前将平面控制测量装置进行初始化，得到稳定的固定解后开始记录数据。
87.(5)每个测回应测量至少20个观测值，采样间隔为2～5s，并取平均值作为本测回的测量结果，经纬度应记录到0.00001
°
，平面坐标和高程记录到0.001m。
88.(6)每个测回之间应重新对平面控制测量装置进行初始化，测回间的时间间隔应大于60s。
89.(7)每个测回之间的平面坐标分量较差不应大于2cm，高程较差不应大于3cm，否则应重新测量。最终取4测回的平均值作为最终测量结果。
90.(8)测量过程中如出现卫星失锁或长时间无法得到固定解时(超过5分钟)，应重新初始化后方可继续测量，当重新起动3次仍无法得到固定解时应选择其他位置进行作业。
91.步骤604：对高程测量精化点进行测量，得到高程精化数据。
92.具体地，对高速路外的高程测量精化点按照高程四等水准进行高程测量，得到高程精化数据。具体要求如下：
93.(1)高程测量一般采用四等水准进行，在水准线路不易通行的区域，采用三角高程测量代替四等水准测量。其中，水准路线为以已知水准点作为起算点设置的路线，路线长度不宜大于25km，满足《公路勘测规范》四等水准规定。路外高程测量精化点高程测量可以与项目路线控制点同步进行施测，统一平差。
94.(2)所使用的高程控制测量装置为电子水准仪，其选型并唯一，只要是通过国家认可的法定计量检定单位的检定合格均可。另外，所使用的电子水准仪的i角应在每天开始测量之前进行测定。
95.(3)采用单程测量，中丝读数法直读距离，观测顺序为：后—后—前—前。
96.(4)按照《公路勘测规范》的要求，测量时前后视距差不大于3m，任意测站前后累积
差不大于10m，视线离地面最低高度不小于0.2m，同时因高程测量精化点设置得较为密集，水准视线长度一般不大于60m。
97.(5)采集得到的高程数据的处理中采用严密平差计算，计算过程中自动组网，根据给定路线计算路线闭合差，生成成果表、精度统计等。其中，平面与高程的最终成果数字取位至1mm。
98.在一个实施例中，如图7所示，步骤106的根据精化数据对三维激光点云数据进精化改正，得到路面激光数据，包括：
99.步骤702：根据平面精化数据对三维激光点云数据进平面精化改正，得到平面精化改正后的三维激光点云数据。
100.具体地，为保证后续对三维激光点云数据进行高速路面特征线提取时的精度，需要将三维激光点云数据进行平面精化处理。将三维激光点云数据进行分块，然后根据平面精化数据对对应线路的分块后点云数据进行修正。其中，进行修正的方式并不唯一，例如可以是结合利用realworks软件对平面测量精化点测得的平面精化数据进行配准，输入需要修正的点云数据对应地平面精化数据的平面位置，realworks软件自动与实测同名点坐标进行匹配后输出合格点云数据。还可以是采用terrasolid软件结合平面测量精化点测得的平面精化数据，输入需要修正的点云数据对应的平面精化数据的平面位置，对激光点云数据采用仿射变换进行坐标转换进行精化改正。
101.步骤704：对平面精化改正后的三维激光点云数据根据高程精化数据进行高程精化改正，得到路面激光数据。
102.具体地，在进行完平面精化改正后，需对平面精化改正后的三维激光点云数据进行高程精化改正，得到路面激光数据。其中，高程精化改正主要采用对高速路外设置的高程测量精化点测量得到的高程精化数据构建线性高程误差补偿模型，再利用自编软件对平面精化改正后的三维激光点云数据的高程坐标部分进行精化改正处理，得到路面激光数据。
103.在一个实施例中，如图8所示，步骤104的对原始激光数据进行预处理，得到三维激光点云数据，包括：
104.步骤802：对原始激光数据进行解码与裁剪，得到裁剪过后的三维激光点云数据。
105.具体地，首先利用pos解算生成pos姿态数据，其中，pos姿态数据包括按时间输出的载体的位置与姿态信息。再将pos姿态数据与地面gnss基站数据联合处理，获取导航数据文件对原始激光数据进行解码。解码过后，再对解码后的原始激光数据进行航线的裁剪及激光点云射程的裁剪，得到裁剪过后的三维激光点云数据。
106.步骤804：对裁剪过后的三维激光点云数据进行坐标转换，得到转换过后的三维激光点云数据。
107.具体地，对裁剪过后的三维激光点云数据进行坐标转换的方法包括：先对三维激光点云数据使用microstation建立7参数进行坐标转换，从而得到相应坐标系下的las格式三维激光点云数据。其中，坐标转换可根据用户需求，将点云成果转换到工程需要的独立坐标系下，不作此限定。
108.步骤806：对转换过后的三维激光点云数据进行分类过滤，得到三维激光点云数据。
109.具体地，需要对三维激光点云数据进行检测与分类，过滤出干扰信息，获得精准的
地面点。其中，干扰信息可包括植被点、噪声点以及建筑物点等。其中，检在进行分类之前需要对三维激光点云数据进行漏洞、内符合精度和点云厚度检查。具体需保证测量区域无漏洞，内符合精度满足平面中误差不超过3cm、点云厚度不超过2cm后，再进行点云分类。此外，点云分类的方式也并不唯一，可采用计算机设备完成，也可以是人工进行。在本实施例中，采用计算机设备自动粗分类后结合人工精分类的方式进行。其中，计算机设备自动粗分类工作主要包括噪声点滤除、提取地面点以及非地面点分类，人工精分类的工作主要是对自动分类后点云参照粗略正射影像进行手动精细分类。分类完成后需要对地面点云进行检查，可以采用建模后可视化人机互动检查。
110.在一个实施例中，如图9所示，步骤108的根据三维激光点云数据与路面激光数据进行提取与赋值，得到路面基础数据，包括：
111.步骤902：对三维激光点云数据进行路面信息提取，得到路面特征线数据。
112.具体地，依据三维激光点云数据对高速路面上不同白线的反射率呈现效果不同的情况，对路面标志线进行识别提取，得到路面特征线数据。其中，具体提取的方式并不做限定，例如，可提取路面信息的白线边的方式，提取白线边时也可以按中间位置提取或者按边线位置提取。另外，提取的路面信息的内容可包括路面标志线，还可以包括路基边线和桥梁挡板内边缘等。优选地，进行路面信息提取的包含精准的地面点的三维激光点云数据可采用步骤702中得到平面精化改正后的三维激光点云数据进行，使得路面特征线数据的提取更加精确。
113.步骤904：根据路面激光数据对路面特征线数据进行高程赋值，得到路面基础数据。
114.具体地，在提取得到路面特征线数据后，根据精化改正后得到的路面激光数据中的高程值对提取后仅具有平面值的路面特征线数据进行高程赋值，得到同时具有平面与高程的满足施工图设计需要的路面基础数据成果。
115.在一个实施例中，如图10所示，提供一种高速公路改扩建勘测系统，包括计算机设备110、机载激光扫描设备120以及精化测量设备130，机载激光扫描设备120以及精化测量设备130连接计算机设备110；机载激光扫描设备120用于采集得到原始激光数据；精化测量设备130用于测量得到精化数据；计算机设备110用于获取原始激光数据以及精化数据，并对原始激光数据进行预处理，得到三维激光点云数据，并根据精化数据对三维激光点云数据进精化改正，得到路面激光数据，还用于根据路面激光数据对提取得到的路面特征线数据进行赋值，得到路面基础数据；其中，路面基础数据用于高速公路的施工图设计。
116.具体地，机载激光扫描设备120对高速公路进行扫描得到原始激光数据。其中，原始激光数据为采用激光雷达设备对高速公路进行扫描得到，具体用于搭载激光雷达设备的载体并不唯一，也可以是采用直升机搭载激光雷达设备沿现有高速公路中心线低空飞行进行扫描。也可以是采用无人机搭载激光雷达设备沿现有高速公路中心线低空飞行进行扫描。在本实施例中，机载激光扫描设备为搭载激光雷达的无人机设备。
117.进一步地，精化测量设备130对对高速公路设置的测量精化点进行测量得到精化数据。其中，测量精化点设置于高速公路外的预设距离以内，包括平面测量精化点与高程测量精化点，平面测量精化点与高程测量精化点的数量均为两个以上间隔设置在高速公路同一侧外的预设距离以内。因此，可以理解，精化数据包括平面精化数据与高程精化数据。在
一个实施例中，精化测量设备130包括平面控制测量装置与高程控制测量装置，平面控制测量装置与高程控制测量装置均连接计算机设备110；平面控制测量装置用于对高速公路的平面测量精化点进行测量得到平面精化数据；高程控制测量装置用于对高速公路的高程测量精化点进行测量得到高程精化数据。具体地，平面精化数据为对高速路外的平面测量精化点按照平面一级的标准进行平面测量得到。高程精化数据为对高速路外的高程测量精化点按照高程四等水准进行高程测量得到。
118.更进一步地，在机载激光扫描设备120以及精化测量设备130作业结束后，会将采集得到的数据以及水准观测资料传输到计算机设备110进行相应计算得到满足施工图设计需要的路面基础数据，同时还进行存储备份。其中，计算机设备110计算得到路面基础数据的过程包括：
119.首先，对原始激光数据进行解码与裁剪，得到裁剪过后的三维激光点云数据。再对裁剪过后的三维激光点云数据进行坐标转换，得到转换过后的三维激光点云数据。对转换过后的三维激光点云数据进行干扰信息、漏洞等分类与过滤，得到三维激光点云数据。
120.进一步地，根据平面精化数据对三维激光点云数据进平面精化改正，得到平面精化改正后的三维激光点云数据。再对平面精化改正后的三维激光点云数据根据高程精化数据进行高程精化改正，得到路面激光数据。
121.最后，对上述获取的包含精准的地面点的三维激光点云数据进行路面信息提取，得到路面特征线数据。其中，提取的路面信息的内容可包括路面标志线，还可以包括路基边线和桥梁挡板内边缘等。然后再根据路面激光数据对路面特征线数据进行高程赋值，得到满足施工图设计需要的路面基础数据。
122.上述高速公路改扩建勘测系统，通过获取高速公路周边的原始激光数据并转换得到三维激光点云数据，再通过设置平面与高程测量精化点得到精化数据，对三维激光点云数据进精化改正，得到路面激光数据，最后根据路面激光数据对提取得到的路面特征线数据进行赋值后得到路面基础数据，用于高速公路的施工图设计，在与高速公路完全零接触的前提下，同步获取到现有高速路面和路外精确三维坐标，不仅提高了激光点云的测量精度，也提高了外业工作效率。
123.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
124.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。