機(jī)載激光雷達(dá)航測技術(shù)

《機(jī)載激光雷達(dá)航測技術(shù)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、機(jī)載激光雷達(dá)航測技術(shù)機(jī)載三維激光雷達(dá)測量系統(tǒng)是一種主動航空遙感裝置，是實(shí)現(xiàn)地面三維坐標(biāo)和影像數(shù)據(jù)同步、快速、高精確獲取，并快速、智能化實(shí)現(xiàn)地物三維實(shí)時、變化、真實(shí)形態(tài)特性再現(xiàn)的一種國際領(lǐng)先的測繪高新技術(shù)。該技術(shù)基于激光測距、GPS定位、慣導(dǎo)測量、及航空攝影測量原理，可以快速、低成本、高精度地獲取三維地形地貌、航空數(shù)碼影像等空間地理信息數(shù)據(jù)。激光雷達(dá)工作原理圖1、機(jī)載激光雷達(dá)設(shè)備機(jī)載激光雷達(dá)測量系統(tǒng)設(shè)備主要包括三大部件：機(jī)載激光掃描儀、航空數(shù)碼相機(jī)、定向定位系統(tǒng)POS（包括全球定位系統(tǒng)GPS和慣性導(dǎo)航儀IMU）。其中機(jī)載激光掃描儀部件采集三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)，測量地形同時記錄回波

2、強(qiáng)度及波形；航空數(shù)碼相機(jī)部件拍攝采集航空影像數(shù)據(jù)；POS系統(tǒng)部件測量設(shè)備在每一瞬間的空間位置與姿態(tài)，其中6GPS確定空間位置，IMU慣導(dǎo)測量仰俯角、側(cè)滾角和航向角數(shù)據(jù)。機(jī)載激光雷達(dá)設(shè)備主要構(gòu)成天寶公司Harrier68i是當(dāng)今世界最強(qiáng)性能水平的全新一代機(jī)載三維激光雷達(dá)系統(tǒng)之一，在系統(tǒng)穩(wěn)定性、硬件性能指標(biāo)、軟件配套等方面領(lǐng)先于其它同類產(chǎn)品。Harrier68i機(jī)載激光雷達(dá)測量系統(tǒng)該設(shè)備具有以下特點(diǎn)：?能夠接收無窮次回波的全波形數(shù)據(jù)?最大脈沖頻率可高達(dá)40萬赫茲?距離精度最高可為±2cm?實(shí)現(xiàn)與GPS、INS、數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備無縫結(jié)合6?符合激光安全標(biāo)準(zhǔn)，允許在任何高度進(jìn)行安全操

3、作?IMU慣導(dǎo)儀的采樣頻率高達(dá)200Hz?集成高精度航空數(shù)碼相機(jī)，像素為6000萬2、生產(chǎn)流程機(jī)載激光雷達(dá)航測作業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，主要包括航飛權(quán)申請、航攝設(shè)計(jì)、航攝數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、激光數(shù)據(jù)分類、數(shù)字高程模型（DEM）制作、數(shù)字正射影像（DOM）制作、建筑物三維白模生產(chǎn)等環(huán)節(jié)。機(jī)載激光雷達(dá)航測工作流程1)航攝準(zhǔn)備。該階段除需進(jìn)行項(xiàng)目所需資料的收集以及人員和設(shè)備的配備保障等各項(xiàng)項(xiàng)目準(zhǔn)備工作外，最主要的工作是按相關(guān)規(guī)定和流程申請獲得項(xiàng)目測區(qū)的6航飛空域使用權(quán)，這是開展后續(xù)工作的前提條件。航飛權(quán)辦理流程如下圖所示：航飛權(quán)辦理流程示意圖2）航空攝影。對測區(qū)范圍進(jìn)行航空攝影數(shù)據(jù)采集，

4、獲取激光點(diǎn)云、航空數(shù)碼影像、POS、地面GPS基站等各類激光雷達(dá)航測的原始數(shù)據(jù)。3）數(shù)據(jù)處理。在內(nèi)業(yè)對航攝獲取的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行POS解算等預(yù)處理、激光點(diǎn)云分類等后處理工作。4）數(shù)字產(chǎn)品生產(chǎn)。利用分類后的地面激光點(diǎn)云直接生成DEM成果，基于三維激光點(diǎn)云和航空數(shù)碼影像數(shù)據(jù)生成DOM、三維白模等數(shù)字成果產(chǎn)品。3、對比傳統(tǒng)航測技術(shù)的優(yōu)勢機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)與傳統(tǒng)航測技術(shù)相比，具有很大的技術(shù)優(yōu)勢與綜合經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。1）成果的整體精度與精細(xì)程度更高6n三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)都是由激光直接測量得到，而傳統(tǒng)航測本質(zhì)上是依據(jù)有限幾個像控點(diǎn)基于航測理論進(jìn)行的擬合測量；n三維激光雷達(dá)系統(tǒng)采集原始點(diǎn)的密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于

5、傳統(tǒng)航測，平均每平方米可達(dá)到一個、甚至十幾個原始數(shù)據(jù)點(diǎn)，這是傳統(tǒng)航測立體像對模擬技術(shù)采集或工程測量人工采集所無法比擬的；n高程測量精度比其他測繪方法要高，特別在對傳統(tǒng)測量手段存在較大困難的樹木植被覆蓋地區(qū)，由于激光具有較強(qiáng)的穿透能力，能夠獲取到更高精度的地形表面數(shù)據(jù)，航空攝影測量作業(yè)方法則是由作業(yè)人員估計(jì)樹高，方可獲取到地形表面數(shù)據(jù)，因此其測量誤差較大，尤其是高程精度；2）生產(chǎn)效率更高、工期相對較短n航飛高度較低，同時由于是主動發(fā)射激光脈沖進(jìn)行測量，航飛時受天氣的影響比傳統(tǒng)航測要小，適合飛行天氣多；n機(jī)載LiDAR測量技術(shù)只需要少量的人工野外測量工作，內(nèi)業(yè)智能化、自動化生產(chǎn)

6、水平較高；n綜合利用二維航空影像數(shù)據(jù)與三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)，在內(nèi)業(yè)即可清晰判別絕大部分地物，能大大減少傳統(tǒng)航測的外業(yè)調(diào)繪工作量。n沒有外業(yè)像控點(diǎn)測量、空三加密的傳統(tǒng)航測生產(chǎn)環(huán)節(jié)，生產(chǎn)周期大大縮短；n基于三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)能快速直接獲得DSM/DEM等成果。3）成果質(zhì)量更有保障6三維激光雷達(dá)系統(tǒng)在現(xiàn)場就可以直接快速確定原始成果的質(zhì)量情況，但是傳統(tǒng)航測在現(xiàn)場無法直接確定原始成果的質(zhì)量情況；三維激光雷達(dá)系統(tǒng)是同時采集激光點(diǎn)云、數(shù)碼影像等多源原始數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)之間彼此可以互驗(yàn)，而傳統(tǒng)航測只采集單影像類原始數(shù)據(jù)。4）應(yīng)用價(jià)值更加深遠(yuǎn)基于真實(shí)環(huán)境的高精度建筑物三維模型、數(shù)字高程模型、高分辨率

7、正射影像等成果是三維數(shù)字城市的核心基礎(chǔ)，三維激光雷達(dá)系統(tǒng)所生產(chǎn)的高精度三維成果產(chǎn)品，可以為此提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐,并將對基于三維數(shù)字城市數(shù)據(jù)平臺之上的各行業(yè)應(yīng)如國土測繪、城市規(guī)劃、工程建設(shè)、災(zāi)害應(yīng)急等帶來深刻的變革與影響。6