基于移动道路测量的道路普查.docx
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基于移动道路测量的道路普查
基于移动道路测量（MMS）的城市道路普查与维护
解决方案
武汉立得空间信息技术发展有限公司
2007年4月
目录
1、项目背景2
1.1基本情况2
1.2当前道路普查存在的问题及建议解决之道2
2、基于MMS道路普查方案3
2.1MMS道路普查流程3
2.2MMS道路普查项目管理6
2.3MMS道路普查解决的问题7
2.4MMS的道路普查优势9
3、MMS道路普查数据维护与更新方案10
4、立得供货范围及服务12
5、道路立体影像管理应用方案13
5.1数据存储管理方案13
5.2数据应用方案16
6、可视化道路立体影像库的应用17
6.1城市道路可视化景观信息发布17
6.2可视化数字城管、道路养护18
6.3其他专业系统的挂接18
6.4可视化城市设施管理19
7、结论20
8、关于立得20
基于移动道路测量（MMS）的道路普查与维护
1、项目背景
1.1基本情况
近年来，随着城区大开发、大建设步伐的加快，新建、改建道路日趋增多，同时由于道路资料存在不全、图纸与实际不符、市政设施量情况不清等问题，给日常养护工作带了诸多不便。
为加强道路及附属设施养护管理，掌握道路及附属设施的完好状况，建立科学、规范的市政设施养护体系，实现资源共享，对于提高市政设施管理、养护效率，科学、规范地进行城市道路管理、养护具有十分重要的意义。
受北京市西城区、市政工程处委托，武汉立得采用“3S”集成高科技移动道路测量系统进行西城区道路普查试点项目、西城区道路普查任务和市政工程处二环线道路普查任务。
在时间短、要求高、任务重的情况下，移动道路测量系统不仅完成了城市道路普查要求的各种要素，对已有道路电子地图数据进行更新、修测，而且为城市建立了可视化的立体影像库。
1.2当前道路普查存在的问题及建议解决之道
道路普查的主要目的是快速、高效、准确可靠地建立数字道路资料库，为道路管理、养护规划提供决策依据。
目前，道路普查主要是以人工测量方式进行，一方面速度慢、效率低、周期长，普查结束后，道路现状已发生很大的变化，无法满足道路普查要求信息准确、及时的目的。
此外，人工测量的方式存在着很大的质量隐患，人为因素较多，由于检查的工作量大，无法对普查数据有一个闭环的质量检查体系，直接造成普查数据存在反映真实的偏差，影响普查效果。
移动道路测量系统（MobileMappingSystem，简称MMS）综合了全球定位系统（GPS）、摄影测量（RS）、惯性导航系统（INS）和计算机等技术发展起来的一种新型道路测绘及数据采集装置。
MMS是当今测绘界最为前沿的科技之一，代表着未来公路地理信息数据采集和道路普查领域的发展主流。
利用MMS可以快速、高效、低成本的采集道路及其附属地物的电子地图数据和属性数据（铺装材料、分类信息），为交通、市政等部门的道路普查提供了有力的帮助、同时也为城市道路地理信息系统的数据采集更新提供了一种极佳的手段。
MMS由于其自身的特点，相对传统的道路测量方式，用MMS采集处理道路普查数据，无论是从采集速度、采集方式、数据的丰富程度、后期数据处理都有一个质的飞跃。
此外，由于MMS采用了地面遥感的原理，除了获得道路的空间数据和属性数据以外还能获得道路高分辨率立体影像数据，建立道路的影像数据库，这样可以很方便地进行电子地图、普查数据和实物的比对，形成一个闭环的普查数据质量检查体系，并且道路立体影像库中还包含着大量的人文、经济、市政等信息，可以广泛的应用于其他城市管理部门。
从另外一个角度来说，当前公路普查主要依靠大量的人力来进行，调查工作费时费力，并且后期数据整理、成图、储存和管理也是一个问题，还存在数据不全面、不够系统化的缺点，同时，普查数据的更新也无法及时保障。
利用MMS可以实现道路普查数据的连续性，完整性并且有准确的位置信息，结合后期处理软件，可直接生成各类专题地图、普查数据，对以后的查询、统计和分析有很大的帮助。
同时，开放的数据应用插件、开发包也可以很方便的为其他系统使用道路普查数据、道路立体影像库，可持续性、通用性很强。
2、基于MMS道路普查方案
2.1MMS道路普查流程
采用MMS进行道路普查时，需严格按照普查办制订的道路普查方案开展工作，执行既定的技术规范和要求。
在根据实际情况需要对原技术规范进行修改的情况下，紧密与用户相关单位磋商，在得到权威认可后，实行修改方案。
其具体的实施流程如下图：
图1MMS道路普查流程
1）底图标绘
在市普查办下发的底图的基础上，根据地名志、道路实际现状，核对标注道路的名称、编码、走向、起终点名称，用于指导MMS普查作业。
这是道路普查的第一步，直接关系到道路普查表格的填写。
具体流程如下：
A.根据地名志的起终点，确定道路的走向，并做好外业检查，有变更的道路做好记录，并在底图上更正。
B.对方向上发生变化的道路，（原NS变为EW），及时上报，并对所在道路代码进行更改。
C.外业检查中新增加的道路与岔道，在底图上标绘,注明道路名称。
2）MMS外业采集
根据所标绘的底图，利用移动道路测量车（MMS：
MobileMappingSystem）对各条道路进行外业数据采集，包括道路CCD影像数据、视频数据和GPS数据，为内业测图提供原始数据。
具体组织外业采集时，公司配备项目经理，严格根据MMS系统作业规程与城区内的地形特点，分街区有组织的对数据进行采集，在采集前通知街道办事处，做好街道清理，对不能通行机动车的道路，采用便携式采集车（图片）进行采集，确保对胡同等狭窄道路数据的采集。
3）内业测图及编辑
外业工作完成后，在内业完成数据的加工、编辑和处理，得到并输出所需要的测量要素，如绿化带、隔离带、铺装路面的位置和几何形状等。
具体实施方案是：
在室内利用MMS采集到的道路立体影像，在武汉立得提供的专业测量软件中，在道路影像上采集道路隔离带、人行道、道路边线等，参照CCD影像绘出机动车道、非机动车道，然后再按技术方案要求分段、编辑、量注，以便对道路、路段进行数据汇总。
图2基于MMS立体影像道路普查数据采集
内业测图及编辑工程严格按照作业流程，并进行质量检查，并安排相应的普测工作：
A.经事后检查，对于因遮挡或漏测得目标地物,做好记录，安排补充测量。
B.对道路上封闭式小区等地物，可从影像上看到名称，可直接录入，对不能确认名称，可查行政区规划图。
4）辅助信息收集
查阅道路的档案资料，收集道路的修建时间、建设单位、路面结构层材料和厚度等辅助信息。
5）数据汇总及填表
按道路和路段统计机动车道、非机动车道、人行道、隔离带的长度、宽度、面积，结合所收集道路辅助信息，填写调查表，并录入普查软件中。
由于人工填表往往会有人为误差，因此，我们每位作业员所填的数据必须经过质量检查员检查后才能作为正式数据录入。
6）底图修正
通过影像判读，修正原来底图的错误，如:
道路走向错误、起点或终点名称的错误，补充标绘原图漏标绘的道路。
7）建立道路立体影像库
整理MMS采集的道路立体影像、道路视频数据，建立道路立体影像库，并提供索引目录，为普查数据的复查及其他应用提供服务。
2.2MMS道路普查项目管理
1）人员组成
公司对道路普查项目实行项目经理责任制管理，根据普查项目具体工作量大小，组建项目组，委任合格人员作为项目经理。
每个项目组可分为外业小组、内业小组和质检小组3个小组。
其组织结构图如下：
项目组主要管理人员职责
（1）项目经理职责
---指导项目实施，使之达到设计的质量要求；
---规划项目，对项目的总体和阶段进度负责；
---对项目的成本负责，使之控制在预算范围之内。
优化项目资源，使其达到最优配置；
---指挥、协调、控制部门内各职能体系的工作；
---处理与其他部门及分包商的关系；
---处理与客户的关系，对客户的满意度负责。
（2）技术监理职责
---对项目的非标部门以及整体技术方案进行设计，并对此承担责任；
---全过程参与并监控项目实施过程，必要时召集研发部和项目组共同参加技术会议，对技术方案进行调整；
---在项目结束后，对项目技术方案进行书面总结，提交公司研发部。
（3）外业主管职责
---对外业作业人员和设备的安全负责；
---对外业工作的进度和成本负责；
---对外业数据的质量负责。
（4）内业主管职责
---对内业作业人员、设备以及数据的的安全负责；
---对内业工作的进度和成本负责；
---对提交的最终数据的质量负责。
（5）质量主管职责
---确保公司质量标准、规范和技术任务书得到正确执行；
---按照质量规定对数据成果进行检查，并统计结果，对此承担责任；
---开展项目质量计划、控制和保障活动，确保数据成果达到项目质量目标。
2）设备配置
（1）外业采集设备
1）LD2000-RM基本型MMS测量车若干台、便携式测量车若干台（具体台数根据实际需要确定）。
2）移动硬盘若干个，用于数据存储。
（2）内业处理设备
台式计算机、打印机若干台，用于内业数据处理。
2.3MMS道路普查解决的问题
在城市道路普查中MMS能解决以下问题
1）快速测量地物，内业处理生成普查指标数据
快速测量地物（如：
道路中心线、建筑物等）的大地坐标；计算地物几何尺寸（如：
道路宽度、坡度、转弯半径、涵洞高度等）。
图3MMS立体影像测量
2）道路路面可视化记录与全要素采集，覆盖道路普查的全部要素
图4MMS普查全要素采集
3）测绘道路普查数字地图，进行电子地图数据更新
图5MMS电子地图测制
4）建立城市道路可视化立体影像库
图6MMS道路立体影像库
2.4MMS的道路普查优势
1）速度快，精度完全满足普查要求。
2）可视化影像闭环检测、成果可靠。
3）为城市道路管理、路政养护提供可视化的3D影像及多媒体可视化数据。
3、MMS道路普查数据维护与更新方案
道路普查数据的更新维护关系到普查效果，影响到各方利益，而城市建设日新月异，因此，应重视道路普查数据的更新维护管理。
道路普查的更新维护可以根据道路普查业务的要求进行。
首先取决与道路普查的周期。
一般情况下道路普查可能在一年就要更新一次。
显然，传统的人工测量方式的道路普查数据更新无法适应道路普查的要求。
特别是无法满足可视化的道路普查立体影像档案数据的更新需求。
很显然，MMS在效率和成本上的优势，且能将道路普查已有数据与MMS所要测量数据关联，并且可以根据需求来快速更新，因此，MMS是道路普查最适合的方式，更新的MMS数据一方面可以实现道路普查的可视化管理，另外一方面，可以形成道路历史影像库，为道路规划、养护、管理提供更为有效、有价值的决策。
因此，城市道路普查的数据必须建立长期的更新机制，若更新不及时，将导致数据陈旧，不能反映现实情况，造成“死数据”。
因此，城市道路普查数据的更新是一项持续和长期的工作，必须建立相应的更新机制。
我们的建议如下：
方式一：
由立得独立完成每年数据的更新
道路数据更新的流程如图9：
图9道路数据更新的流程
具体更新方案及工作效率估算如下：
1）外业数据采集
按一个项目组计，需要4名作业员，1台MMS测量车。
考虑天气、逆光、交通状况等影响外业采集的因素，作效率估算如下：
。
（1）快速路（需要双向采集）采集效率：
80km/工天；
（2）主干路、次干路（需双向采集）采集效率：
60km/工天；
（3）支路\街坊路采集效率：
50km/工天；
（4）外业辅助调绘效率：
80km/工天。
根据以上估算，平均的外业有效采集效率为68km/工天。
2）内业数据处理及辅助信息收集与数据录入
按一个项目组计，需要内业作业人员6人（含质检员），数据录入人员5人（含质检员）。
一般而言，内业需要的工时大约是外业所需工时的3倍。
根据以上估算，以完成700公里的道路数据更新为例，外业采集约需要10个工天；内业处理约需要30个工天，累计需要40个工天。
方式二：
合作更新的模式
将部分工作委托给能提供移动测量服务的公司，由其负责所需更新道路的数据外业采集，完成内业测图及编辑工作，之后向用户提交合格的中间数据成果，由用户自行完成辅助信息收集、底图修正、数据汇总及填表工作。
具体更新方案及工作效率估算如下：
1）外业数据采集
同方案一。
2）内业数据处理（由MMS测量公司完成）
按一个项目组计，需要内业作业人员6人（含质检员），一般而言，仅完成内业测成图工作和底图修改工作需要的工时大约是外业所需工时的2倍。
3）辅助信息收集与数据更新录入（由用户完成）
按一个项目组计，需要数据录入人员5人（含质检员），数据录入所需工时与外业采集工时大致相当。
方式三：
由用户自行完成数据的更新
如不采用MMS进行数据更新，用户也可采用传统的GPS人工测量和调绘的方式，在已有底图的基础上，自行完成数据的更新。
由于在建库的过程中，立得提供的是开放式的数据结构，因此，数据的后期更新将不受数据格式的影响。
4、立得供货范围及服务
1）完成道路普查外业数据采集、数据加工及数据库的整理和汇总上报工作，达到《城市道路普查方案》所规定的要求。
2）提供相关道路的连续影像数据，为交委影像数据库提供数据源。
通过MMS测量车可以获得连续的道路CCD立体影像和视频，可建立包括索引目录的道路立体影像库、视频库。
3）完成对原有道路电子地图数据的更新。
由于北京基础设施建设的日新月异，因此道路电子地图的更新是一项艰巨的任务。
采用MMS作业，在道路普查过程中，如发现道路已经发生变化，可以及时对电子地图数据进行更新。
另由于MMS采用的是CCD近景摄影测量的方法，内业可通过影像回放来检查外业质量，因而形成了闭环的质量保证体系，避免了传统道路普查方式下的人为误差。
4）如需要，我司可以提供道路附属物的统计功能（附加）。
通过连续的影像资料，可以便捷地统计交通部门所管理的交通标志、信号灯、护栏等等道路附属设施，并为每个交通设施建立档案，分配ID号码，输入其位置坐标、产品资料（型号规格、价格等）、安装和维修记录实景图片等属性资料，在建库后可方便地进行检索查询。
5）管理系统的开发（附加）。
除提供MMS影像数据的浏览、查询的功能外，我们还可提供影像的测量功能，可供用户任意完成对感兴趣目标的几何测量。
另外，我们还可为用户搭建应用系统的网络管理平台，可供用户分级对道路普查数据进行查询、编辑、利用以及基于B/S网页方式的可视化数据发布等。
如用户已经使用了GIS系统，我们还可提供相应的插件和开发包供用户将MMS影像库与GIS挂接（详见附件1：
MMS数据与各种地理信息系统的数据接口）。
总之，我们提供的是开放式的数据接口，用户可以根据自身需要，自主完成对数据的维护和更新。
5、道路立体影像管理应用方案
5.1数据存储管理方案
MMS道路普查采集的道路立体影像库可谓为城市全息图，真实地记录了某一时间维度城市的实际状况。
与传统的二维地图相比，它的信息量要大很多倍，也更便于更新。
这种“真图”是未来GIS的数据发展趋势。
在这种数据基础上，交通、城管部门方可全面链接其专业数据。
而道路立体影像库可视化的特点则能够便于其更好地用于各种应用系统中数据分析、挖掘。
MMS高分辨率影像需要大容量的存储空间，初步估计北京市城区道路立体影像数据约4TB（按照道路每隔8米4幅立体影像）。
由于影像文件个数多，单个影像文件较小（约0.2K），因此，对影像进行栅格编目，每个影像存储于单独的栅格“目录”下，管理比较简单，在存储上并没有进行专题化的处理，每幅影像可以单独操作和更新，速度可以满足查询访问要求。
整个MMS立体影像数据库的存储管理应用方案如下：
图7MMS道路立体影像库管理体系结构
中心交换机用光纤连接原有网络中的核心交换机，并为新设备提供千兆的连接。
⏹两台数据库服务器（一台主服务器、一台备用服务器）用芯跳线连接，并分别用SCSI线连接磁盘阵列柜一起构成集群系统，由主服务器为用户提供文件服务，备用服务器通过芯跳线“观察”主服务器，并不作任何动作，只有在主服务器发生故障时才投入运行，代替主服务器提供服务。
通过集群系统很大程度上避免了服务器的单点故障，提高了整个业务系统的可用性。
两台服务器分别通过1000M双绞线连接中心交换机上。
⏹不同MMS道路立体影像和道路普查数据应用的服务器和WEB服务器通过1000M双绞线连接中心交换机，为用户提供对道路立体影像库的访问。
⏹自动加载备份磁带机通过SCSI线连接到服务器上，按设置的时间对服务器上的数据自动备份到磁带机上。
⏹喷墨打印机用并行线接打印机，提供用户对文件的输出。
⏹绘图仪通过100M双绞线连接中心交换机，提供用户对图的输出。
⏹两台磁盘阵列之间利用RAID1做数据库镜像，以实现数据的双冗余备份。
对于MMS立体影像数据的物理存储设备选用磁盘阵列，做备份的磁盘阵列镜像可以根据实际应用和经费情况酌情选配，下面仅对关键的服务器和磁盘阵列的配置提出如下建议：
1）服务器配置
CPU3.0G,双工，内存1G以上
2）磁盘阵列
建议具体配置如下：
存储控制器
≥双路、64位
阵列后端吞吐带宽
≥400MB/s
光纤接口标准
2Gbps
控制器缓存容量
2GB
磁盘技术
双激活端口（DualActive）光纤磁盘，转速10KRMP，支持146G，300G；
图形管理
包含图形化管理软件
性能优化
支持常用数据常驻缓存，Cache命中率100%;要求磁盘阵列具有功能丰富的配套软件，如：
能够进行本地镜像，用户能够自行定义，通过命令操作，将一部分常用数据pin（常驻）在Cache中，对它的读写操作均能在Cache中直接完成等功能。
磁盘前端性能随机IO性能
≥120KIOPS;
磁盘后端顺序IO性能
≥750MB/s
可靠性
电源、风扇、控制器、缓存、磁盘接口等主要部件冗余配置
容量支持
≥32TB
磁盘配置
300GB光纤硬盘
RAID支持
0，1，5
主机接口
≥2个,每个物理端口能够同时支持不同的操作系统平台
其他
4个2GB光纤模块，附件根据需要配置,并有一定的冗余度
保修
原厂5年保修，7*24小时服务，当日4小时响应
5.2数据应用方案
为了让我们可视化的道路立体影像库在各行业方便的使用，并且和各自应用的业务数据结合在一起使用，武汉立得开发了MMS数据（道路立体影像库）应用开发包。
开发包包括API、插件、工具包三部分。
API可以应用于所有的开发环境，为系统集成商提供MMS数据的访问程序接口，便于把MMS数据集成到各种软件系统中去，包括一些纯粹的MIS、OA系统，如道路普查软件系统，通过提供的MMS道路立体影像访问处理API，可方便的在该系统中浏览道路立体影像，甚至测量功能，既可以在当前的道路普查软件中扩展MMS影像管理测量功能，直接对普查数据进行更新。
插件用于扩展ArcGIS、MapInfo、AutoCAD等常用GIS平台的功能，使其具备直接访问MMS数据的能力。
工具包则是方便用户自行基于MMS开发的各种有用的软件工具。
开发包能够解决MMS与其它应用系统之间的接口问题。
具体数据（MMS道路立体影像、普查数据）应用方式如下：
图8MMS道路立体影像数据应用方式
6、可视化道路立体影像库的应用
MMS作为一种快捷的地理信息采集技术，是城市道路普查的可选手段。
MMS除了提供传统GIS的数据外，还有连续的CCD图像和视频影像数据，为城市道路建立了可视化的图库环境。
另由于MMS道路立体影像均有地理关联（即道路资产的属性、图片是和其唯一的坐标相对应的，相互查找十分方便。
），因此在数据更新方面也十分方便，如果将两次拍摄的图像进行对比，你可以很容易找到道路维护、养护后发生变化的地方，从而进行定损和维护，因此，MMS在普查中形成的可视化的道路立体影像是对城市道路普查的一种有效补充，并且MMS获取的可视化道路立体影像，可广泛应用于城市道路普查、资料建档、养护决策、城管执法及城市数字化管理。
基于MMS道路普查的可视化道路立体影像库可应用于如下方面：
6.1城市道路可视化景观信息发布
基于MMS道路普查的可视化道路立体影像可认为城市全息图，详尽的全息地图影像才包含着大量可开发的数据价值，实现城市道路可视化景观信息发布可外地人员对现实环境的了解，对风景点（胡同）的观看，提高城市形象。
图9城市道路可视化信息发布
通过城市道路可视化景观信息发布平台，管理者和用户可以足不出户，即使舒服地坐在电脑椅上，也会有身临其境的感觉，你会感觉自己恰恰就在感兴趣地点前面的道路上，搜索感兴趣的地方，实现可视化的记录城市的面貌，建立自己的城市博物馆。
6.2可视化数字城管、道路养护
城管部门管理人行道以上的区域，也需要非常详细的图像地理信息。
“网格化管理”城管中，城管队员带着有拍照功能的手机上街巡视，遇到有乱倒垃圾、违章占道、违章建筑等事件，只需拍个照，发回中心，并与道路立体影像库中图片对比，可以作为执法依据，利用可视化的道路影像，可以进行道路养护预算辅助决策。
图10可视化城管和养护预算决策
6.3其他专业系统的挂接
MMS道路普查的可视化道路立体影像具有可视（现场实景，各种人文社会因素）、可量（长度、通视情况、交通能力）、可挖掘（根据实际的情况进行决策，可在可视化数据上搜索探索）的信息，包含有公安部门需要详细的现实数据（门面、电话亭、消防栓……）、环保及城管各时期的广告牌、垃圾桶、臭水沟、绿化带数据以及交通部门所要的各时期路面条件、养护情况数据，这些数据通过武汉立得提供的标注功能可直接进入到各种专业系统。
6.4可视化城市设施管理
MMS可以提供城市设施可视化的图片，并且直接地理坐标关联，直接进入设施管理系统，实现可视化的城市设施管理。
图11可视化城市设施管理
总之，随着时代的进步，人们对地理信息成果的要求不再简单地停留在符号、文字和数字上，而是上升到了空间信息的高度。
就目前地理信息系统（GIS）的国际发展趋势来看，它正朝着“大信息量”（所关注的对象越来越多，信息量越来越大。
）、“高精度”（从10米级的精度向1米以内的精度演进，以适应智能交通等需求。
）、“可视化”（除了空间数据和矢量数据外，还需要包含可量测的真三维图象和实景影象，从而使得对象的表达更为全面和直观。
）。
事实上，包含更多信息的、可高精度量算的道路立体影像资料是未来行业信息化所不可或缺的。
围绕着道路普查的道路立体影像库将在政府部门信息化中发挥越来越大、越来越多的应用。
7、结论
移动道路测量系统（MMS）作为一种高新的道路测量技术，能快速、准确地完成城市道路普查工作，达到《北京市城市道路普查方案》中规定的技术要求，向用户提交满足需要的数据成果。
与传统的道路普查方式不同，MMS获取的可视化道路立体影像数据，真实地记录了某一时间城市的实际面貌，是带有时间维度的“城市全息图”。
可广泛应用于城市道路普查、养护、城管执法、应急反应、城市数字化管理以及规划决策等诸多方面。
由于数据采用了通用格式，可以方便地与用户已有的管理系统进行集成。
另外，MMS高效的特点，也使得数据的更新简单易行。
通过公司承担的北京市交委西城区、市政工程处二环线的试点项目也充分证明，采用MMS作业能大大提高道路普查的作业效率，降低劳动强度，增加了安全性，也大大降低了道路普查的成本。
通过试点，也形成了一套科学的作业流程，积累了宝贵的实践经验，为二期的道路普查工作确立了样板工程。
总之，MMS技术
升级会员 