【点赞】测绘冬奥之美！测量机器人、优视摄影测量技术等科研成果为冬奥会保驾护航

第24届冬季奥林匹克运动会于2月4日晚拉开帷幕。奥运赛场上，冰雪健儿在争金夺银；“看不见的赛场”上，来自深圳大学的科技力量也在为冬奥会保驾护航。

记者从深圳大学获悉，该校自主研制的平整度测量机器人，助力冬奥会国家速滑馆打造“最快的冰”；该校运用“优视摄影测量技术”对国家游泳中心“冰立方”进行了数据采集，展现冬奥之美。

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自主研制平整度测量机器人助力冬奥会国家速滑馆打造“最快的冰”

国家速滑馆内部赛场制冰

北京冬季奥运会标志性建筑国家速滑馆“冰丝带”采用全冰面设计，冰面面积约1.2万平方米。为了打造“最快的冰”，保障制冰后冰面温度均匀，使运动员赛出水平，国家速滑馆对冰面混凝土基底平整度建设提出了高标准的要求，即任意5m区域内高差不超过±3mm。为达到这一目标，亟需高效、高精度的平整度测量装置，及时发现平整度超标位置，反馈给施工方在混凝土凝固之前进行修正，并对竣工之后的水泥基底进行验收评价。

国家速滑馆内水泥基底铺设

为此，北京国家速滑馆经营有限公司联合深圳大学动态精密工程测量团队，提出利用惯性测量方法对地面局部高低起伏进行精密测量，同时通过辅助惯性定位技术对检测结果进行定位，实现超大冰面混凝土基底的快速平整度评估。

冰面基底平整度测量需求贯穿场馆建设的始终，针对场馆建设不同时期的特点，团队制定了相应的测量方案并研制了专用的设备。为实现施工期初凝状态下混凝土基地平整度检测，发明了一种平板式惯性平整度测量机器人，辅助施工期混凝土冰面基底精准磨平作业。冰面基底竣工后需要进一步验收，团队发明了一种轮式惯性平整度测量机器人，实现地面相对高程精密测量以及平整度的全面评估。

基于惯性测量的平整度检测技术原理图

平板式惯性平整度测量机器人

轮式惯性平整度测量机器人

相较传统的地面平整度测量方法，深大团队研发的平整度测量机器人具有精度高、测点密、效率快、可定位、灵活性好等优点。机器人的相对高程测量精度优于0.5mm/5m，测量综合效率相较于传统水准仪法提升5-10倍，完全满足超大室内混凝土基底的平整度测量与评估需求。团队于2020年10月-12月建设期间对国家速滑馆实施了两次全面测量，总测线距离超过20km。通过施工期的测量检测出了平整度超限位置，为冰面基底在施工期的整平和打磨工作提供了参考；而竣工后的平整度测量为冰面基底质量评估和验收提供了有力的依据。国家速滑馆于2021年1月完成首次制冰，能够实现冰面温度差不超过0.5摄氏度，完全满足国际滑联速滑场馆冰面温差不得超过1.5摄氏度的要求，验证了冰面基底建设质量达到设计目标。

平整度检测结果总图

深大团队在项目实施过程中表现了出色的创新科研思维及高效精准的实践能力，获得了国家速滑馆建设相关方的认可。所参与的项目“国家速滑馆动态高精度施工测量关键技术及应用” 荣获2021年度测绘科学技术奖一等奖。

获奖证书

优视摄影测量技术“飞临”探秘北京冬奥之美

2022年1月，由中国经济网策划、制作的《“飞临”探秘北京2022年冬奥会》导览系统已正式上线，该系统首次将全景、全维的融媒体技术运用于冬奥会场馆的可视化展示，多元化立体的视角，全方位满足了浏览者快速高质量获取冬奥资讯的需求，呈现北京冬奥之美。

2021年11月深圳大学优视摄影测量团队向中国经济网提出项目参与申请，并于12月开展工作，运用“优视摄影测量技术”针对国家游泳中心“冰立方”进行了数据采集。

导览系统首页

作为本届冬奥会北京赛区的场馆之一，国家游泳中心相对低矮的层高，独特的气膜外形结构，为实景三维获取与处理带来了不小的难度与挑战。

国家游泳中心——冰立方

实际工作中，深大优视摄影测量团队由卫星影像数据生成优视规划所需粗略模型，运用原创的可视分析，空间变换，可重建性计算等技术手段，以最佳观测方位和飞行安全空域为双重约束条件，通过航点生成、航点调整、航点优化、航点分区、航线生成等一系列自动化计算，提前进行优视航线规划，在有限的窗口时间内高质量的完成了冰立方实景三维数据采集工作。优视摄影测量的技术方法相比传统定高采集的方式，具有多层级、多视角、包围式的技术特点，特别适用于复杂场景的高精细度三维重建数据采集。

粗略模型及测区采样点分布

优化前航点分（3600views）

优化后航点分（1785views）

执飞航线图

本次航摄项目规划，考虑到作业的安全性以及光照条件对采集数据质量的影响，实施过程中将航线分为东西两侧，最低飞行高度20米，便于在不同时间段、不同光照条件下进行数据采集，降低光照对于影像数据的影响，大幅度提升了数据质量，尽可能保证所有影像都具有良好的照度条件。并且通过多无人机协同航摄，可进一步提高作业效率。

冰立方优视采集现场

冰立方实景三维模型

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来源：深圳大学

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