機載激光雷達.ppt

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1、四、機載激光雷達機載LIDAR又稱機載激光雷達，是激光探測及測距系統(tǒng)的簡稱。機載激光雷達測量系統(tǒng)是一種主動航空遙感裝置，是實現(xiàn)地面三維坐標和影像數(shù)據(jù)同步、快速、高精確獲取，并快速、智能化實現(xiàn)地物三維實時、變化、真實形態(tài)特性再現(xiàn)的一種國際領先的測繪高新技術。LIDAR是一種集激光測距、GPS（全球定位系統(tǒng)）和INS（慣性導航系統(tǒng)）三種技術與一體的空間測量系統(tǒng)。是一種新型傳感器，具有十分廣泛的應用范圍和應用前景。其應用已超出傳統(tǒng)測量、遙感所覆蓋的范圍，成為一種獨特的數(shù)據(jù)獲取方式。四、機載激光雷達激光測距原理激光雷達最基本的工作原理與無線電雷達沒有區(qū)別，即由雷達

2、發(fā)射系統(tǒng)發(fā)送一個信號，經(jīng)目標反射后被接收系統(tǒng)收集，通過測量反射光的運行時間而確定目標的距離。激光器到反射物體的距離(d)=光速(c)×時間(t)/2激光束發(fā)射的頻率能從每秒幾個脈沖到每秒幾萬個脈沖，接收器將會在一分鐘內記錄六十萬個點。結合GPS得到的激光器位置坐標信息，INS得到的激光方向信息，可以準確地計算出每一個激光點的大地坐標X、Y、Z，大量的激光點聚集成激光點云，組成點云圖像。四、機載激光雷達激光雷達工作原理圖四、機載激光雷達機載激光雷達設備機載激光雷達測量系統(tǒng)設備主要包括三大部件：機載激光掃描儀、航空數(shù)碼相機、定向定位系統(tǒng)POS（包括全球定位系統(tǒng)

3、GPS和慣性導航儀IMU）。四、機載激光雷達POS系統(tǒng)：POS系統(tǒng)部件測量設備在每一瞬間的空間位置與姿態(tài)，其中GPS確定空間位置，IMU慣導測量仰俯角、側滾角和航向角數(shù)據(jù)。機載LiDAR采用動態(tài)載波相位差分GPS系統(tǒng)，利用安裝了電機上與LiDAR相連接的和設在一個或多個基準站的至少兩臺GPS信號接收機同步而連續(xù)地觀測GPS衛(wèi)星信號、同時記錄瞬間激光和數(shù)碼相機開啟脈沖的時間標記，再進行載波相位測量差分定位技術的離線數(shù)據(jù)后處理，獲取LiDAR的三維坐標。慣導的基本工作原理是以牛頓力學定律為基礎，通過測量載體在慣性參考系的加速度，將它對實踐進行積分，且把它變換到

4、導航坐標系中，就能夠得到在導航坐標系中的速度、偏航角和位置等信息。四、機載激光雷達激光掃描儀：機載激光掃描儀部件采集三維激光點云數(shù)據(jù)，測量地形同時記錄回波強度及波形激光掃描儀，是LiDAR的核心，一般由激光發(fā)射器、接收器、時間間隔測量裝置、傳動裝置、計算機和軟件組成。線激光器發(fā)出的光平面掃描物體表面，面陣CCD采集被測物面上激光掃描線的漫反射圖像，在計算機中對激光掃描線圖像進行處理，依據(jù)空間物點與CCD面陣像素的對應關系計算物體的景深信息，得到物體表面的三維坐標數(shù)據(jù)，快速建立原型樣件的三維模型。四、機載激光雷達數(shù)碼相機：航空數(shù)碼相機部件拍攝采集航空影像數(shù)據(jù)

5、。利用高分辨率的數(shù)碼相機獲取地面的地物地貌真彩或紅外數(shù)字影像信息，經(jīng)過糾正、鑲嵌可形成彩色正射數(shù)字影像，可對目標進行分類識別，或作為紋理數(shù)據(jù)源。機載LIDAR的特點一種直接測量系統(tǒng)（主動式）；能夠穿透植被的葉冠；基本不需要地面控制點，基本不需要進入測量現(xiàn)場；24小時全天候工作；數(shù)據(jù)的絕對精度在0.30米以內；提供密集的點陣數(shù)據(jù)(點間距可以小于1米)；可同時測量地面和非地面層；具有迅速獲取數(shù)據(jù)的能力。四、機載激光雷達四、機載激光雷達LiDAR數(shù)據(jù)采集及處理流程LiDAR的應用數(shù)字高程模型(DEM)的應用農(nóng)林業(yè)方面應用電力行業(yè)應用公路勘察設計應用海岸工程方面應

6、用災害監(jiān)測與環(huán)境監(jiān)測應用數(shù)字城市應用LiDAR在數(shù)字高程模型(DEM)的應用和傳統(tǒng)測繪方法相比，LiDAR具有的優(yōu)勢：1、能更快捷、經(jīng)濟地獲取高密度、高精度的大面積的高程數(shù)據(jù)。2、建筑物和植被陰影對周圍物體測量不造成的影響3、在其他的測量儀器難以到達的區(qū)域具有獨特的優(yōu)勢4、Lidar直接獲取三維坐標，無需對DEM數(shù)據(jù)進行正射校正。LiDAR在農(nóng)林業(yè)方面應用激光雷達技術能夠精確地獲取樹木和林冠下地形地貌和農(nóng)作物信息，在農(nóng)業(yè)、林業(yè)調查與規(guī)劃利用中，我們可以利用激光雷達的數(shù)據(jù)，分析森林樹木、農(nóng)作物的覆蓋率和面積，了解其疏密程度以及不同樹齡樹木的情況、推算其數(shù)量，

7、以便于人們對森林和農(nóng)業(yè)進行合理規(guī)劃和利用。LiDAR在電力行業(yè)應用對于規(guī)劃電網(wǎng)線路，通過機載激光雷達測量技術采集和處理的規(guī)劃沿線數(shù)據(jù)，為電力線路優(yōu)化，外業(yè)勘測，設計施工提供數(shù)據(jù)支持與指導。對于已建設電網(wǎng)線路，利用機載激光雷達測量技術采集和處理的電網(wǎng)沿線數(shù)據(jù)，可以恢復電線實際形狀，自動測量電線到地面的距離和相鄰電線間距，計算垂曲度、跨度等，實現(xiàn)危險點預警，以便及時調整與維修線路。LiDAR在公路勘察設計應用傳統(tǒng)的公路勘察設計方法主要基于航空攝影測量輔之于人工測量的方式，但是航空攝影測量方法受天氣、地形、植被的影響和精度限制，無法獲取橋隧設計所需的1:500比

8、例尺高精度數(shù)據(jù)資料；而采用GPS、全站儀等人工地面測量的方法，由于