坐落于武汉市的中交第二公路勘察设计研究院有限公司（原交通部第二公路勘察设计院，下称中交二公院）始建于1964年，既是我国公路勘察设计行业综合实力最强的企业之一，也是公路乃至交通行业应用激光扫描测量技术的先行者和领先者，牵头主编的中国工程建设标准化协会标准《公路工程激光扫描测量技术规程》于去年12月25日正式发布，现正在主持编制公路激光扫描测量技术的行业规范。而这些成就得益于中交二公院在公路勘测中应用机载激光雷达技术的成功经验。
二十世纪以来，我国高速公路建设飞速发展，逐步向山区、高原等困难复杂地区延伸，这对公路勘测工作提出了更高要求。传统勘测手段（如水准仪、全站仪、RTK及航空摄影测量）难以完全满足项目需求，快速、准确、安全地获取公路沿线高精度地形信息，成为公路勘测设计亟待解决的瓶颈问题。
中交二公院紧跟时代步伐，率先将机载激光雷达技术引入到公路勘测设计中，密集的点云可以透过植被缝隙打到地面上，精确获取植被下方真实地形信息，成果满足公路施工图定测精度要求，可替代人工实测横断面，显著缩短工程建设周期，大幅提高设计效率和成果质量。
▲海达数云ARS-200机载激光测量系统开展湖北金建大道新建项目公路勘测
随着公路改扩建项目的日益增多，既有公路高精度测量是设计工作的关键前提。如何在不影响正常交通情况下，实现既有公路高精度快速测量极为关键。为此，中交二公院首次提出基于直升机激光测量的公路改扩建测设方法，实现了不中断交通流的公路改扩建一站式测量，该项专利技术荣获2012年中国专利优秀奖。此外，为应对项目区域跨越禁飞区、有人机载激光雷达技术无法快速作业等问题，中交二公院还积极探索了车载激光雷达技术模式应用。
2017年4月，中交二公院承接的四川成乐高速公路改扩建工程中，由于空域申请难以短期批复，而项目工期紧张，为快速给设计人员提供既有公路的高精度信息，中交二公院选用了中海达旗下子公司海达数云自主研发的HiScan车载激光测量系统采集道路信息，沿线布设了激光靶标控制点，利用自主的专利技术处理数据，最终点云数据精度平面优于5cm、高程优于2cm，为设计的顺利开展提供了有力保障。
对于公路改扩建项目，为了最大限度利用既有公路，相比新建公路工程，测量精度近乎苛刻。海达数云HiScan车载激光测量系统成功完成了在公路改扩建项目应用中的“首秀”，也为双方下一步的合作打下了坚实的基础。两个月后，海达数云HiScan车载激光测量系统又被成功应用到兰州至海口国家高速公路重庆至遵义段（贵州境）扩容工程项目CZSJ-2标段和武汉绕城高速中洲至北湖段改扩建工程中。
有人机载激光雷达技术作业效率高、非常适合大范围的公路工程勘测。然而，“有人机载激光雷达技术需要专门的起降场、受天气状况影响大、空域申请周期长，作业灵活度不够，且对于小规模项目作业成本高。”中交二公院测绘分院副院长明洋说。
为了弥补有人机载激光雷达技术的缺陷，中交二公院在2018年8月引进了海达数云无人机载激光雷达技术（下称机载激光雷达）到公路勘测中。在明洋看来，机载激光雷达无需专门起降场、作业灵活、转场方便、成本较低，对于中小规模公路勘测项目优势明显。这一年，中交二公院承接了湖北恩施州建始县金建大道新建项目（银北高速建始连接线），该项目全长8.2公里。测区以山地地形为主，平均海拔为600米，清江河横穿测区，局部区域落差较大。测区植被茂盛，多为常绿阔叶林及低矮灌木。由于该项目规模小，但地形复杂、植被覆盖茂密，如何在费用成本和高精度成果之间寻找平衡点，机载激光雷达给出了较理想的答案。
中交二公院选用了海达数云ARS-200机载激光测量系统，经过与实测横断面和高程检点比较，激光点云高程精度达到10cm，且点云更加密集，对地形细节的表达更加精确，可以快速、高效地生成设计人员所需的横断面数据，用于路线方案的设计与优化。“金建大道项目是当时公司投资最大的基础设施建设项目，ARS-200机载激光测量系统及时提供的精确可靠的激光数据，为方案的比选优化提供有力数据支撑，也为项目投资可控提供了保障。”明洋说。
▲在乌尉高速项目中，海达数云技术人员操控ARS-1000L机载激光测量系统开展公路勘测
随后，海达数云ARS-200机载激光测量系统先后被应用到漳州龙海至诏安段道路改扩建、广东韶关马坝枢纽互通完善工程、巴马-凭祥高速公路、武汉两湖隧道工程等项目中，均表现优异。在G0711乌鲁木齐至尉犁段高速公路建设项目勘察设计WYSJ-1合同段项目（下称乌尉高速项目）中，测区平均海拔为3000米，局部高差近500米，属于典型的高山、高海拔困难项目，对机载激光雷达提出了严峻挑战。针对乌尉高速项目的环境特点，中交二公院选用了海达数云测量距离更长的ARS-1000L机载激光测量系统，获取天山胜利隧道进出口附近带宽600米的激光数据，最终成果高程精度优于10cm、点云密度大于16点/㎡，顺利完成此次高原挑战。
山区、高海拔地区、植被茂密区，一个个困难复杂情况下的公路勘测项目，海达数云机载激光测量系统均成功应对，快速提供精度可靠的激光测量数据。“多个项目的应用表明，海达数云机载激光测量系统的成果精度是比较可靠优秀的。”明洋如是说。
中交二公院在院内大力推广应用机载激光雷达的同时，根据工程项目需要和业主需求，灵活综合运用卫星图像测量、无人机倾斜摄影测量以及机载激光雷达等空间信息技术手段。“经过几代人的努力，中交二公院在空间信息技术方面有比较深厚的积累和沉淀，已经形成一套比较完善的基于空间信息技术的公路勘测体系和解决方案，其中机载激光雷达所能发挥的作用和潜能也是较大的。”明洋表示，这是由机载激光雷达的优势和特点决定的。
第一个优势是主动测量、能透过植被缝隙获取地面真实的地形信息，完全替代人工横断面测量。为此，在山区、植被茂密地区，拥有优势的机载激光雷达比人工测量方式更能精准快速获取地形信息。
第二个优势是作业效率快、成果精度高、成果类型丰富。由于不受光线影响，机载激光雷达可以晚间作业，且激光点云一般高程精度优于15cm，可快速生产4D产品。同时点云密度高，可以表达出植被、建筑物、地表点等全要素地物特征，大大减少外业数据采集工作。
▲海达数云机载激光测量系统开展巴马-凭祥高速公路勘测
第三个优势是公路BIM正向设计的高质量数据源。机载激光雷达生成的高精度数字高程模型，可直接用于设计信息生成，设计人员可以提取所需的任意方向的断面数据，极大地提升设计效率。明洋指出，“机载激光雷达可以实现实景复制，精度更有保证，可以显著提升公路设计效率和质量，随着公路BIM正向设计需求日益迫切，数字高程模型将成为打造公路数字孪生的重要数据源。”
第四个优势是能最大程度保障测量人员的人身安全，社会效益显著。尤其是在改扩建公路项目，机载激光雷达可以替代人工上路测量，在不干扰正常交通的情况下，不仅避免测量造成的交通阻断拥堵，而且最大限度降低测量人员的安全风险。
“在公路勘测领域，机载激光雷达终将取代航空摄影测量，成为主流的公路勘测手段。”明洋表示，随着智慧公路、智慧城市、数字化、BIM应用等不断深入，机载激光雷达将有更加广阔的应用前景。明洋坦言，将继续加强与海达数云的合作，共同推进机载激光雷达在公路行业的应用，赋能公路勘测设计。
