激光探测及测距系统(LIDAR)技术的应用
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机载三维激光雷达(LIDAR)扫描测量技术在长输管道测量中的应用摘要:本文论述了机载三维激光雷达扫描测量技术在长输管道测量中的应用,并结合实际论述了该技术的方法和特点,该方法在管道测量中充分体现了其高精度、高密度、高效率、产品丰富等特点,为今后该技术在长输管道勘察设计中的应用提供了有力的技术支持。
关键词:机载激光雷达;激光点云;正射影响;数字高程模型1机载LIDAR技术简介机载三维激光雷达扫描测量(以下简称机载LIDAR- Light Detection and Ranger)技术是继GPS以来在测绘遥感领域的又一场技术革命。
LIDAR是一种集激光、全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)三种技术与一身的系统,用于获得数据并生成精确的DEM。
机载激光扫描可以获取更小的目标信息,如高压线,可以穿透植被等覆盖物获得地面点数据,而且可实时得到地表大范围内目标点的三维坐标,同时它也是目前唯一能测定森林覆盖地区地面高程的可行技术,可以快速、低成本、高精度地获取三维地形地貌、航空数码影像及其它方面的海量信息。
特别是对长输管网工程地处山区密林、植被茂密、无人进入的区域,传统的测量技术无法满足工期的要求,而且人员进入测区非常困难,因此,本项目的测绘工作,采用了机载三维激光雷达扫描测量。
2技术内容2.1获取数据的方法和原理机载激光雷达测量系统设备主要包括三大部件:机载激光扫描仪、航空数码相机、定向定位系统POS(包括全球定位系统GPS和惯性导航仪IMU)。
其中机载激光扫描仪部件采集三维激光点云数据,测量地形同时记录回波强度及波形;航空数码相机部件拍摄采集航空影像数据;定向定位系统POS部件测量设备在每一瞬间的空间位置与姿态,由GPS确定空间位置,由IMU测量仰俯角、侧滚角和航向角数据。
激光雷达工作原理图LIDAR系统包括一个单束窄带激光器和一个接收系统。
激光器产生并发射一束光脉冲,打在物体上并反射回来,最终被接收器所接收。
汽车用lidar感知技术随着科技的不断进步,汽车行业也开始逐渐引入先进的感知技术,以提高行驶安全性和自动驾驶能力。
其中,激光雷达(LiDAR)技术被广泛用于汽车的环境感知中。
本文将详细介绍汽车用LiDAR感知技术的原理、应用和未来发展趋势,为读者提供准确、全面的资料。
一、LiDAR技术原理激光雷达是一种主动式感知技术,通过发射激光束并接收反射回来的光信号,来获取目标物体的位置、距离、速度等信息。
这一过程主要基于三个原理:时间差测量、相位差测量和频率差测量。
1. 时间差测量:激光束从发射器发出后,经过一定距离后照射到目标物体上,然后反射回接收器。
通过测量发射和接收的时间差,可以计算出目标物体的距离。
2. 相位差测量:激光束在发射和接收时会受到多次反射和折射的影响,导致波长发生微小的相位差。
通过测量相位差的变化,可以计算出目标物体的速度。
3. 频率差测量:激光信号的频率在发射和接收时会发生微小的差异。
通过测量频率差的变化,可以计算出目标物体的速度。
二、汽车用LiDAR感知技术应用1. 自动驾驶:汽车用LiDAR感知技术可以实时获取周围道路、车辆和障碍物的准确位置和距离信息,从而帮助自动驾驶系统进行路径规划和决策。
它的快速响应能力和高精度使得自动驾驶汽车能够在复杂道路环境中准确判断和避免障碍物,提供更高的行驶安全性。
2. 环境感知:汽车用LiDAR感知技术还可以应用于车辆的环境感知,包括盲区检测、后方交通监测、泊车辅助等。
它能够提供准确的距离和位置信息,警示驾驶员周围环境的安全情况,避免交通事故的发生。
3. 三维地图建模:通过使用多个LiDAR传感器,汽车可以以高精度建立起完整的三维地图。
这些地图可以被用于自动驾驶路径规划、交通拥堵预测和城市规划等领域,提供更智能化和高效的交通运输系统。
三、未来发展趋势1. 小型化:随着技术的进一步发展,汽车用LiDAR传感器将变得越来越小型化。
这将有助于将LiDAR集成到更多汽车型号中,并提高成本效益。
激光雷达的工作原理与应用激光雷达(Lidar)是一种利用激光发射器和接收器来测量距离、速度和方向等信息的远距离感知技术。
激光雷达在自动驾驶、机器人导航、环境监测和三维建模等领域都有广泛的应用。
本文将介绍激光雷达的工作原理、组成结构和应用。
一、激光雷达的工作原理激光雷达利用激光器发射一束高强度激光束,通过接收反射回来的激光信号来进行测量。
其工作原理可以简单地分为三个步骤:发射、接收和信号处理。
1. 发射:激光雷达通过激光器发射一束脉冲激光光束。
这个激光光束通常是红外线激光,因为红外线光在大气中传播损耗小。
2. 接收:激光光束照射到目标物体上,并被目标物体表面反射。
激光雷达的接收器接收反射回来的激光信号。
3. 信号处理:接收到的激光信号通过光电二极管(Photodiode)或光纤传感器转换成电信号。
然后,这些电信号经过放大、滤波和数字化等处理,得到目标物体的距离、速度和方向等信息。
二、激光雷达的组成结构激光雷达通常由发射器、接收器和信号处理器等组成。
1. 发射器:激光雷达的发射器是用来发射激光脉冲的关键部件。
发射器通常由激光二极管或固体激光器等构成。
激光发射的功率和频率会影响到测量距离和精度。
2. 接收器:激光雷达的接收器是用来接收反射回来的激光信号的部件。
接收器通常包括光电二极管或光纤传感器等。
接收器的灵敏度和抗干扰性会影响到激光雷达的性能。
3. 信号处理器:激光雷达的信号处理器负责接收、放大和数字化等处理激光信号。
信号处理器通常包括模拟信号处理电路和数字信号处理电路。
通过信号处理,可以提取目标物体的距离、速度和方向等信息。
三、激光雷达的应用激光雷达具有高精度、远距离、快速测量和全天候工作等特点,因此在各个领域都有广泛的应用。
1. 自动驾驶:激光雷达是自动驾驶系统中的重要传感器之一。
它可以实时获取道路和障碍物的信息,帮助车辆进行精确的定位和避障。
2. 机器人导航:激光雷达在机器人导航中扮演着关键的角色。
LiDAR技术在测绘中的应用和前景展望一、引言随着科技的迅猛发展,现代测绘技术得到了广泛的应用和发展。
其中,激光雷达(LiDAR)技术的兴起,为测绘领域带来了巨大的变革和突破。
本文将探讨LiDAR 技术在测绘中的应用和前景展望。
二、LiDAR技术的原理与特点激光雷达技术以激光束为探测工具,通过向目标物表面发射激光脉冲,并接收反射回来的脉冲信号,实现对地表形态及表面特征进行精确测量和数据采集。
相较于传统测绘方法,LiDAR具有以下几个突出特点。
首先,高精度。
利用激光束的反射原理,激光雷达可以实现对地表形貌的高精度测量。
无论是平坦地面还是复杂地貌,都可以被快速、精确地捕捉和呈现。
其次,高效率。
激光雷达通过高速扫描,可以在极短的时间内完成大范围地形的采集。
相比传统测绘方法,LiDAR可以提高测绘工作的效率,节省时间和人力资源。
再次,多维度数据。
激光雷达不仅可以获取地表的高程信息,还可以获取地表上的植被、建筑物等其他特征。
这为综合分析和决策提供了更多的数据支持。
三、LiDAR技术在测绘中的应用1. 数字地形模型(DTM)建立激光雷达通过精确的测量方法,可以获取地面及其周围环境的准确形态信息。
这为数字地形模型的构建提供了优质的数据,并广泛应用于城市规划、环境保护和灾害防控等领域。
2. 建筑物信息提取利用激光雷达获取的高精度地理数据,可以对建筑物进行精确的三维重建和模型提取。
这为城市管理、土地利用和建筑设计等方面提供了准确的基础数据支持。
3. 植被监测与变化研究激光雷达技术可以获取植被的三维信息,而且可以对植被的生长状态进行准确监测。
这为森林资源管理、农业生产和生态环境评估提供了关键数据。
4. 水资源调查和管理激光雷达通过获取河流、湖泊和海洋等水体的高程和特征,可以实时监测水位变化、水质状况和水资源利用情况。
这为水利工程规划、水资源管理和环境保护提供了重要的数据支持。
四、LiDAR技术的前景展望随着科学技术的不断发展,LiDAR技术在测绘领域的应用前景十分广阔。
无人机机载LiDAR航测技术道路测绘应用效果分析摘要:随着无人机空中航测设备的不断完善,无人机航测技术也将广泛应用于各行各业。
目前的无人机航测主要包括使用配备高清镜头的无人机从多个角度生成高清图像,使用高清点云投影算法生成实景3D模型,用实景3D模型标记地形,设计布局计划,并进行实景模型测量。
这种传统的无人机航测技术通过高清镜头进行数据采集,对于测绘精度的要求,测绘面积相对较小,植被率较低,在技术应用领域相对较好,但对于相对较高的植被覆盖率,测绘精度满足线性工程师的要求,传统航测很难达到项目的精度要求。
因此,研究激光雷达技术如何以更高的航测精度,以完成测绘任务成为研究的重点。
关键词:无人机;机载雷达;道路测绘LIDAR技术是近二十年来摄影测量与遥感领域具有革命性的成就,随着空间数据的使用越来越多,对准确可靠的空间数据的需求也在增加。
由于生产周期长,成本高,数据采集密度低,传统的摄影测量无法满足现代信息社会的要求,LIDAR是一种快速准确的地面3D数据技术。
一、LIDAR系统概述激光雷达(LIDAR)是LIGHR DETECTION AND RANGING的缩写,即激光探测与测量系统。
它使用单个激光脉冲来测量从激光源到目标和返回激光接收器的时间,同时结合飞机传感器的定位和方位数据来精确测量(目标)的三维坐标。
1.系统工作原理。
机载LIDAR是一个激光测距,测量传感器到位置的距离,而高精度星座观测系统(IMU)测量主扫描轴的正空间参数。
全球定位系统(GPS)是一种高分辨率的数码相机,它捕获与地面相对应的彩色数字图像,以确定扫描中心的空间位置,从而产生正射影像。
2.测量原理。
包括单束窄带激光器和接收系统,它产生光脉冲,向物体发送,最终反射接收器接收的物体。
光接收器精确测量光脉冲和反射之间的时间。
由于光脉冲以光速传播,因此接收器始终接收先前反射的脉冲,直到下一次脉冲调整发生。
由于光速是已知的,因此运动时间可以转换为距离测量。
LiDAR的原理及应用1. 前言LiDAR(Light Detection and Ranging)是一种利用激光进行测距和成像的技术。
它通过发送激光脉冲并测量其返回时间来确定物体的位置和形状。
在本文中,将介绍LiDAR的原理和其在各个领域中的应用。
2. LiDAR的原理LiDAR的原理基于激光的反射机制。
它利用激光器发射激光脉冲,当这些脉冲遇到物体时,它们会被反射回来。
接收器接收到这些反射脉冲,并通过测量脉冲的时间来计算物体与LiDAR设备之间的距离。
LiDAR设备通常由以下几个主要组件构成: - 激光器:用于发射激光脉冲。
-接收器:用于接收反射脉冲。
- 时钟:用于测量脉冲的时间。
- 扫描机制:用于改变激光器的方向,实现扫描。
- 数据处理单元:用于处理接收到的脉冲数据。
3. LiDAR的应用LiDAR技术具有广泛的应用领域,以下是一些重要的应用示例:3.1 自动驾驶自动驾驶是LiDAR技术最为人所熟知和广泛应用的领域之一。
LiDAR设备可以在汽车上安装,通过扫描周围环境并测量距离,为自动驾驶系统提供准确的环境感知能力。
这对于实现安全、可靠的自动驾驶至关重要。
3.2 地图制作LiDAR技术也常被用于地图制作。
它可以生成高精度的地形地貌模型,提供准确的地理信息。
同时,LiDAR还可以用于建筑物和城市环境的三维建模,为城市规划和管理提供重要的数据支持。
3.3 环境监测LiDAR技术可用于环境监测,例如测量空气中的污染物浓度、检测森林火灾、监控水质等。
其高精度的测量能力使其成为一种重要的环境监测工具。
3.4 遥感遥感是利用航空或卫星遥感器获取地球表面信息的技术。
LiDAR技术在遥感中的应用也越来越广泛。
通过激光遥感,可以获取地形、植被、建筑物等多种地表特征信息,为地表监测和资源管理提供数据支持。
3.5 建筑与文物保护LiDAR技术在建筑与文物保护中也发挥着重要作用。
通过扫描建筑物或文物,可以获取其精确的三维模型,用于研究、保护和修复工作。
机载LIDAR技术在滩涂测绘中的应用一、前言滩涂是海岸带平均高潮线与平均低潮线之间向海洋和缓倾斜的滩面,由淤泥质或沙质河海沉积物组成,其滩涂为海岸带的重要组成部分。
浙江沿海滩涂大部分为淤泥质平原海岸带,滩地比较开阔。
滩涂会随着潮汐周期的变化和水位的升降交替性变化,区域内难以布置有效测图控制点,又因为滩涂地势较为平坦,滩涂影像较为单一,立体模型测标点对贴近滩涂面不敏感,等高线走向较难把握。
沿用传统的航空摄影测量手段很难获得精确的海岸带地理信息。
机载激光雷达(LiDAR)是一种安装在飞机上的机载激光探测和测距系统是集激光扫描仪(Scanner)全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)三种技术于一体的空间测量技术,能够快速准确地获取地表三维空间信息。
无需大量的地面控制点,却能够获取到海岸带滩涂地理信息。
同时将获取的LIDAR激光点云数据经过内业数据处理与编辑,最终能得到滩涂的DSM、DEM、DOM、DLG等地形图产品。
二、滩涂地形图生产(一)滩涂地形图生产流程滩涂数字线划图生产范围是海岸线到理论深度0m之间的带状区域,利用机载LIDAR技术生产滩涂地形图主要是通过获取的点云数据,在TerarSoid中进行滤波分类,生成数字高程模型DEM,并结合数字正射影像图DOM在Microstation V8环境下进行海部要素的提取和采集,再经过调绘核查,内外业一体化生产方式编辑成图。
滩涂地形图还需与海岸线上的基础测绘地形图和理论深度0m以下的水下地形图进行无缝衔接。
综合利用现代测绘技术与信息,构建滩涂海岸带的现代测绘技术体系,实现海陆地理信息一体化。
(二)海岸线位置确立海岸线是指平均大潮高潮位的水陆分界线,也是海洋与陆地的分界线。
海岸线是基础地理信息的重要数据,在滩涂DLG生产中,海岸线位置的确立是一个很关键的工作。
滩涂地形图的海岸线是以最新基础测绘1:10000为基础,海岸线发生变化部分利用了LiDAR点云成果,以岸线理论高程值(如杭州湾32m)生成高程等值线结合DOM影像痕迹线进行人工海岸线、自然海岸线、河口海岸线位置精化。
"LIDAR" 是“Light Detection and Ranging”(光探测与测距)的缩写,是一种通过激光雷达技术来获取目标物体的位置和轮廓等信息的技术。
LIDAR 技术已经在国内外得到广泛应用,并在许多领域展现出巨大的潜力。
国内外在以下几个领域中已经开始应用LIDAR 技术:1. 自动驾驶:LIDAR 传感器被广泛应用于自动驾驶汽车中,用于实时地图构建、环境感知和障碍物识别,是实现高级驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶的关键技术之一。
2. 地质勘探与测绘:LIDAR 技术可以通过激光扫描地表来获取地形和地物信息,用于地质勘探、地形测绘、城市规划等领域。
3. 建筑与文物保护:LIDAR 技术可以快速、精确地获取建筑物和文物的三维信息,有助于文物保护、建筑设计和维护等方面的应用。
4. 森林资源调查:LIDAR 可以用于森林资源调查,包括森林高度、密度、结构等信息的获取,对森林资源管理和生态环境监测具有重要意义。
LIDAR 技术在国内外的发展趋势主要包括以下几个方面:1. 多传感器融合:未来LIDAR 将更多地与其他传感器(如摄像头、雷达等)进行融合,以提高环境感知的全面性和可靠性。
2. 小型化与低成本化:LIDAR 技术将朝着小型化、低功耗、低成本的方向发展,以适应更多场景下的应用需求。
3. 高分辨率与远距离探测:未来LIDAR 将不断提升分辨率和探测距离,以满足对高精度三维信息的需求。
4. 应用领域拓展:LIDAR 技术将进一步拓展到农业、城市规划、环境监测等领域,为各行业提供更多样化的解决方案。
总的来说,LIDAR 技术在国内外的应用前景广阔,在自动驾驶、地质勘探、建筑文物保护等领域都有着巨大的潜力。
随着技术的不断进步和成本的进一步降低,LIDAR 技术将会有更广泛的应用,并在更多领域带来创新和改变。
L I D A R的技术原理以及在测绘中的应用The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020LIDAR的技术原理以及在测绘中的应用朱士才(江苏省测绘工程院南京 210013)摘要:LIDAR是一种集激光、全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)三种新技术于一身的系统,用于获得高精度、高密度的三维坐标数据,并构建目标物的三维立体模型。
该技术在基础测绘DEM、DOM、DLG生产、精密工程测量、数字城市建设等领域具有广泛的应用前景,它代表了测绘技术又一个新时代的到来,。
关键词:LIDAR 数字高程模型测绘一、LIDAR的技术原理1、前言激光雷达技术是根据英文Light Detection And Ranging 的翻译而命名的专业术语,简称为LiDAR。
该技术可以实现空间三维坐标的同步、快速、精确地获取,并根据实时摄影的数码像片,通过计算机重构来实现大型实体或场景目标的3D数据模型,再现客观事物的实时的、真实的形态特性,为快速获取空间信息提供了简单有效手段。
因此被有些专家称为,继GPS以来在测绘领域的又一个技术革命。
根据载体的不同,LiDAR技术主要分地面三维激光扫描技术和机载激光雷达扫描技术两大类,目前这两类系统在国内外都得到了成功的运用。
顾名思义,地面三维激光扫描系统的空间载体是地面,类似于传统的地面近景摄影测量。
它将激光扫描仪直接与数码相机、GPS相结合,对目标物进行扫描成像,获取激光反射回波数据和目标表面影像,并在软件支持下构建三维数字模型和纹理的精确贴加,从而达到目标物快速、有效、精确的三维立体建模。
经过改装,地面三维激光扫描系统不但可以安置在固定设备上,也可以装载在运动的汽车上,进行连续的三维场景和目标形态的空间数据采集。
机载激光雷达系统则是一款高速度、高性能、长距离的航空测量设备,该系统由激光测高仪、GPS定位装置、IMU(Inertial Measurement Unit,惯性制导仪)和高分辨率数码照相机组成,实现对目标物的同步测量。
如何利用激光雷达进行测绘工作激光雷达(Light Detection and Ranging,简称Lidar)作为一种高精度的远距离测量技术,近年来在测绘工作中得到了广泛应用。
它通过获取地面或物体上反射的激光光束,实现高精度的三维点云数据采集,为测绘工作提供了强有力的支持。
一、激光雷达测绘的基本原理激光雷达利用激光束的发射和接收原理,通过测量激光光束发射和接收的时间差,可以计算出光束在空气中传播的时间,从而确定被测物体的距离。
利用激光雷达所获取的点云数据,可以生成真实的三维模型,用于进行地形测量、建筑物监测、道路规划等工作。
二、激光雷达测绘的优势相比传统的测绘工作,激光雷达测绘具有以下优势:1. 高效性:激光雷达可以实现大范围的高精度扫描,每秒钟可以获取数以百万计的测量点,大大提高了测绘工作的效率。
2. 高精度:激光雷达的测量精度可以达到亚厘米级别,远远超过传统测绘手段,为测绘工作提供了更加可靠的数据基础。
3. 非接触性:激光雷达可以在远距离范围内进行测量,无需与被测物体接触,避免了传统测绘中的物体损坏或人员受伤等问题。
4. 高灵活性:激光雷达可以采集三维点云数据,可以快速获取地形表面的细节信息,适用于复杂地形和地貌的测绘工作。
三、激光雷达在测绘工作中的应用激光雷达在测绘工作中的应用非常广泛,下面以几个典型案例来介绍:1. 地形测量:激光雷达可以对地表进行高精度的三维测量,生成数字高程模型(Digital Elevation Model,简称DEM),用于地形分析、地质勘察、灾害评估等领域。
2. 建筑物监测:利用激光雷达可以快速获取建筑物的三维模型,通过对建筑物的监测,可以实现对建筑物变形、损伤等情况的实时监测和预警。
3. 道路规划:激光雷达可以获取道路及周边环境的三维信息,提供给道路规划设计师作为参考,实现道路设计与环境的精确结合。
4. 环境监测:激光雷达可以快速采集大范围的点云数据,用于环境监测等应用,例如森林资源调查、水文分析、土地利用规划等。
LIDAR技术在测绘工程中的应用摘要:LIDAR测绘技术为代表的新测绘方式迅速出现,并得到了广泛的而应用,取得了一定的工作成效,需要相关测绘人员的重视。
本文主要分析了LIDAR 测绘技术的工作原理和技术优势,并就LIDAR技术在测绘工程中的具体应用进行了分析。
关键词:LIDAR;测绘;激光;精密测绘工作在工程建设中扮演着重要角色,且我国地域面积广阔,地质地貌构成复杂,极大程度上提升了施工的难度,为科学控制工程施工进度,应加大对测绘工作的重视程度,全面勘察工程区域中地质情况、岩层运动情况,并采取对应的施工技术,从而更好地确保施工安全与质量。
1 LIDAR 测绘技术简介近年来,我国社会经济进一步发展、人民生活水平不断提升的同时,对于各种物质基础和生活资料也提出了新要求。
地形测绘作为工程建设、城市规划、科研管理工作中不可缺少的一部分,它在人类日常生活和生产中发挥着重要的地位。
尤其是在社会经济快速发展的今天,整个地形测绘工作深受业内人士的关注。
在这种社会背景下,地质结构的应用更是发生了翻天覆地的变化,这就为LIDAR 测绘技术的应用打下坚实的理论基础。
1.1 LIDAR 测绘技术概念LIDAR 是基于激光雷达技术的基础上形成的一种新技术,也被人们广泛的称之为航空激光扫描探测技术,是一种安装在飞机上的机载激光探测设备与测距系统,可以准确的测量出地面物体的三维坐标。
LIDAR 技术在目前的应用中主要是主动进行的,是针对地面、地形进行观测的一种测量体系,它最早出现于本世纪初期,是集激光测距技术、惯性测量单元、GPS 定位技术和激光雷测绘技术为一体的现代化技术领域,该技术的应用使得实时信息获取和控制方面取得了重大突破,为高时空分辨率在地球空间信息资源中的应用提供了全新的理论技术和指导依据。
1.2 LIDAR 测绘技术的应用优势LIDAR 测绘技术在应用中具备着自动化程度高、不受天气影响以及数据生产周期短、精确度高的优势。
简述激光雷达应用激光雷达(Light Detection and Ranging,简称LiDAR)是一种利用激光技术进行测距和探测的设备。
它通过发射激光脉冲并测量脉冲从目标反射回来的时间来计算目标与激光雷达的距离,从而获取目标的位置和形状信息。
激光雷达具有高精度、高分辨率和快速测量等优势,因此在许多领域得到广泛应用。
一、自动驾驶激光雷达在自动驾驶领域中发挥着重要作用。
它可以实时扫描周围环境的物体,包括其他车辆、行人、道路标志等,生成高精度的三维地图。
自动驾驶车辆可以通过激光雷达获取的信息进行精确的定位和路径规划,从而实现智能驾驶。
激光雷达还可以提供障碍物检测和避障功能,确保车辆在行驶过程中的安全。
二、环境监测激光雷达在环境监测中的应用也非常广泛。
例如,激光雷达可以用于测量大气污染物的浓度和分布情况,帮助环保部门监测和控制大气污染。
此外,激光雷达还可以用于测量地表变化、水体深度和植被生长等自然环境参数,为环境保护和生态研究提供重要数据。
三、建筑测绘激光雷达在建筑测绘中有着广泛的应用。
传统的测绘方法需要人工测量和绘制,费时费力且易出错。
而激光雷达可以快速获取建筑物的三维结构信息,包括建筑物的高度、外形和内部结构等。
这对于建筑设计和城市规划非常重要。
激光雷达还可以用于监测建筑物的变形和沉降,帮助工程师及时发现问题并采取措施。
四、航空航天激光雷达在航空航天领域也有广泛的应用。
例如,激光雷达可以用于测量飞机和航天器的速度、位置和轨迹,帮助飞行员进行精确导航和控制。
此外,激光雷达还可以用于测量大气层厚度和大气湍流等气象参数,提供重要的气象数据支持。
五、军事应用激光雷达在军事领域中也发挥着重要作用。
它可以用于目标探测和跟踪,帮助军事人员实时获取敌方目标的位置和移动轨迹。
激光雷达还可以用于导弹制导和火力打击,提高精确打击的准确性和效果。
六、地质勘探激光雷达在地质勘探中有着重要的应用价值。
它可以用于测量地表地貌的形态和变化,帮助地质学家了解地球表面的演化过程。
激光雷达在军事领域的应用激光雷达(Light Detection and Ranging,简称LiDAR)是一种利用激光束发送和接收返回光信号的测距技术。
近年来,激光雷达在军事领域得到广泛应用,并展现出了巨大的潜力。
本文将探讨激光雷达在军事领域的应用,并讨论其对战场信息获取、目标识别以及火力打击等方面的贡献。
首先,激光雷达在战场信息获取方面发挥了重要作用。
传统的雷达系统主要依靠电磁波来进行目标探测和定位,但在复杂地形环境中容易受到干扰。
相比之下,激光雷达能够利用高频激光束进行精确的测距和图像获取,使其在山地、森林等复杂地形中具备更强的适应能力。
通过激光雷达获取的地形数据,军事指挥部门可以更精确地掌握战场地形,为部队决策提供科学依据。
其次,激光雷达在目标识别方面有着独特优势。
激光雷达可以通过测量返回光波信号的时间和强度来确定目标的形状、尺寸和材质等特征,从而实现对目标的精确识别。
与传统雷达系统相比,激光雷达在目标识别的准确性和可靠性上有着明显优势。
例如,激光雷达可以在长距离上准确识别敌方装甲车辆的种类和型号,为火力打击提供指导。
此外,激光雷达还可以区分真实目标和虚假目标,减少战术误判,提升作战效能。
最后,激光雷达对于火力打击的辅助作用不可忽视。
激光雷达可以提供准确的目标坐标和尺寸信息,为火力打击指挥决策提供重要依据。
在联合作战中,激光雷达可以与目标激光指示器配合使用,实现与空中平台的精确通信,减少对地面通信设备的依赖性。
此外,由于激光雷达的高精确性和高分辨率,在目标指示和测量中具备较高的成功率,降低了火力打击的误伤风险,提高了打击的精确性和效果。
总之,激光雷达在军事领域的应用为军队提供了先进的信息获取、目标识别和火力打击手段。
通过激光雷达,军队可以更准确地了解战场情况,更精确地识别目标,并在火力打击中提供更可靠的支持。
然而,随着军事技术的发展,激光雷达也面临着对抗手段的挑战,例如光谱干扰和光学对抗等。
LIDAR技术及应用实践LIDAR技术-- LIDAR即LIght Detection And Ranging,也叫机载激光雷达,是一种安装在飞机上的机载激光探测和测距系统,通过量测地面物体的三维坐标,生成LIDAR数据影像。
LIDAR 数据经过相关软件数据处理后,可以生成高精度的数字地面模型DEM、等高线图及正射影像图。
机载激光雷达技术的商业化应用,使航测制图如生成DEM、等高线和地物要素的自动提取更加便捷,其地面数据通过软件处理很容易合并到各种数字图中。
LIDAR系统通过扫描装置,沿航线采集地面点三维数据,通过特定方程解算处理成适当的影像值,生成LIDAR数据影像和地面高程模型DEM。
系统可自动调节航带宽度,使其与航摄宽度精确匹配。
在不同的实地条件下,平面精度可以达到0.15 至1米,高程精度可达到10厘米,间隔可达到2-12米。
LIDAR系统是为综合航摄影像和空中数据定位而设计的,其独特性在于能快速为数字制图和GIS应用提供精确的地面模型数据。
LIDAR系统是一种活动装置,由于激光脉冲不易受阴影和太阳角度影响,从而大大提高了数据采集的质量。
其高程数据精度不受航高限制,比常规摄影测量更具优越性。
LIDAR系统应用多光束返回采集高程,数据密度可达到常规摄影测量的三倍,可提供理想的数字高程模型DEM,大大提高了正射影像纠正精度。
LIDAR数据的地理信息经软件处理,可以直接与其它类型要素或影像数据合并,生产内容更为丰富的各类专题地图。
机载激光雷达系统与数字航摄仪、机载GPS及惯性导航系统(INS)相结合,使用大容量高速计算机,经过专用软件处理,可在空中完成地面高程模型DEM及数字正射影像图DOM的大规模生产,将大大提高航测成图的作业生产效率,减少生产环节,缩短生产周期,提高成图精度,提供更为丰富的地理信息。
LIDAR系统技术的应用:LIDAR技术在国民经济建设中如农业、水利电力设计、公路铁路设计、国土资源调查、交通旅游与气象环境调查、城市规划等各大领域中可以得到广泛应用。
LIDAR技术在不动产测绘中的应用研究摘要:针对传统不动产测绘方式效率低、成本高、周期长等问题,本文提出采用LIDAR技术进行数据获取,使用LIDAR360软件进行数据处理,利用EPS软件进行地籍图采集,并通过采集检测点进行精度检测,结果表明,采用机载LIDAR和地面LIDAR技术进行不动产测绘,精度可以满足地籍规范要求,且作业效率高、成本低、周期短,具有一定的实用和借鉴意义。
关键词:机载LIDAR;地面LIDAR;不动产测绘;EPS软件;精度检测1.LIDAR技术介绍LIDAR是激光测距及探测系统的简称,该系统通常组成主要包括POS系统、采集管理系统、传感器系统、存储与控制系统。
其中POS系统由两部分组成,即IMU惯性导航系统和GPS定位系统。
GPS通过差分技术,可以快速准确的测定传感器在空中的精确位置,IMU则可以精确的测得传感器在空中时的姿态。
对地面发射激光束,激光在碰到障碍物后原路返回,激光传感器通过记录返回波束的时间,结合光速传播特点,可以计算得到传感器距离障碍物的距离,从而可以精确测得障碍物的三维坐标,从而进行测绘作业。
LIDAR根据搭载方式不同,可分为星载LIDAR、机载LIDAR和地面LIDAR。
机载LIDAR一般又分为陆地LIDAR和海洋LIDAR。
海洋LIDAR主要是测量海底地形,一般军方使用。
通常说的机载LIDAR都是指陆地LIDAR,在测绘领域,主要目的就是获取地面上建构筑物的三维坐标,通过不同颜色渲染,将建构筑物结构渲染出来,便于作业人员在进行不同建构筑物采集时,可以准确判断所采集地物类别。
1.LIDAR技术在不动产测绘中的应用案例2.1机载LIDAR在地籍测绘中的应用案例2.1.1测区介绍该测区地势平坦,院落约七八十座,房屋分布较零散,采用无人机搭载LIDAR设备进行数据获取。
2.1.2数据获取测区范围约1平方公里,采用垂直起降无人机,搭载LIDAR设备,航向、旁向重叠度分别设置为70%、55%,航飞高度80米。
简述LIDAR技术的应用与发展摘要】LiDAR——Light Detection And Ranging,即激光探测与测量LiDAR信息采集系统着重于整合各种技术,如GPS、激光测距、INS和计算机。
整个系统采集的数据,用于生产数字表面模型(DSM)、数字高程模型(DEM)、数字正射影像(DOM)、数字线划图(DLG)等产品的生产。
随着机载LiDAR点云的发展,高精度、高利用率地从LiDAR点云数据中地采集建筑物边缘轮廓信息,具有重要意义。
关键字:LIDAR;优势;发展;应用一、LIDAR技术的简介LiDAR 技术能够获取到高分辨率的地球空间信息,它是一项数据的生产周期短、受天气影响小、能全天候测量、自动化程度高的创新型测量手段。
激光雷达系统主要由激光扫描仪、GPS定位系统、惯性测量单元IMU以及数码相机组成。
[1] 激光扫描测距系统原理是假设光波在某一段距离上往返传播时间为t ,待测定距离可表示为D =1/2ct,式中, c 为光波在真空中的传播速度约为300 000km/s。
只要能精确地求出时间t就可以求出距离D。
激光扫描仪是一种主动式的测量系统,它是基于漫反射回来的激光脉冲回波信号,获取被测对象高精度的距离、反射率、回波次数等信息;被测区域的数字彩色纹理信息主要由基于被动光电成像技术的数码相机获取。
GPS定位系统实时提供激光雷达的三维空间位置坐标,惯性测距单元IMU实时测量机载激光雷达的姿态,用于确定激光脉冲的指向LiDAR根据载体的不同可以分为机载激光雷达,车载激光雷达与地面激光雷达,利用激光照在物体上锁返回的信号进行三维坐标测量[2],并应用GPS、惯导装置来测定飞行状态,空间位置以及时间来生成LiDAR数据。
在经过 TerraSolid、 LIDAR360等软件的处理后,就可以生成高精度的DLG、DOM等,除了应用到航空摄影测量数字高程模型和正射影像快速生产中外,还可以广泛应用到道路设计与扩建,农业监控等领域。
LiDAR技术使用技巧详解近年来,随着激光雷达(LiDAR)技术的快速发展,它在各种领域的应用变得越来越广泛。
无论是在地质勘探、环境监测还是智能驾驶等领域,LiDAR技术都发挥着重要的作用。
本文将详细介绍LiDAR技术的使用技巧,帮助读者更好地掌握这一重要工具。
一、了解LiDAR技术的基本原理在使用LiDAR技术之前,我们首先要了解它的基本原理。
简单来说,LiDAR技术是通过激光器发射激光束并测量其返回时间来获取目标物体的距离和形状信息。
激光束发射出去后,会与目标物体相互作用,并返回到激光雷达接收器。
通过测量激光束的飞行时间,我们可以计算出目标物体的距离。
同时,激光束的形状也可以通过扫描模式来获取。
二、选择适合的LiDAR设备在实际应用中,选择适合的LiDAR设备非常重要。
LiDAR设备的性能和特点各不相同,因此要根据具体应用需求来选择合适的设备。
例如,在地形测绘方面,我们可以选择具有较高精度和分辨率的LiDAR设备。
而在智能驾驶领域,我们则更注重设备的感知范围和反应时间。
三、优化激光雷达的安装位置激光雷达的安装位置也对其性能和精度有着重要影响。
一般来说,激光雷达应该尽可能地放置在高处,以确保其能够尽量少地受到地面等障碍物的阻挡。
另外,激光雷达也应该具有一定的倾斜角度,以扩大其感知范围。
然而,倾斜角度过大会导致激光束扫描的局限性增加,因此需要根据具体应用场景进行调整。
四、处理LiDAR数据的方法处理LiDAR数据是使用LiDAR技术的关键步骤之一。
在处理数据时,需要注意以下几点。
首先,对原始数据进行滤波,去除噪声和异常数据,以提高数据的质量。
其次,对数据进行配准,即将不同扫描中的数据进行对齐,消除扫描之间的偏差。
最后,进行数据分析和可视化,以便更好地理解和利用数据。
五、了解常见的应用场景和挑战LiDAR技术在实际应用中有着丰富的场景和挑战。
了解这些场景和挑战可以帮助我们更好地应对各种情况。
例如,在地质勘探中,可以利用LiDAR技术来获取地形和地表信息,以帮助我们更好地了解地质条件。
激光探测及测距系统(LIDAR)技术的应用
钱灿兴
(靖江市测绘院有限公司,江苏靖江 214500)
摘要文章介绍了激光探测及测距系统LIDARD的基础知识及该技术在生产中的应用流程。
通过与传统航测技术的比较,说明LIDAR技术在航测技术发展中的应用前景。
关键词激光探测及测距系统LIDAR(LIGHT DETECTION AND RANGING)全球卫星定位系统GPS惯性测量系统IMU(Inertial Measuring Units)
1引言
文中所提及LIDAR 技术是目前国内航空测绘业正处于理论研究和生产探索的一项技术。
该技术已在美国得到广泛应用,已产生十分可观的经济效益。
该技术不但使航测工程周期大为缩短,而且克服了传统航测技术中的几个难点,是一项值得研究和推广的技术。
通过与美国EARTHDATE公司的技术交流与合作,对该技术我们已有所体会。
本文将对该项技术做一些介绍,以便大家对LIDAR有所认识。
2LIDAR系统的组成及工作原理
LIDAR是LIGHT DETECTION AND RANGING的首字母组合,即激光探测及测距系统,它是采用单个激光脉冲量测从激光源到目标,再回到激光接收器的时间,同时结合飞机上传感器定位、定向数据,精确量测出被测物体(目标)的三维坐标。
2.1 LIDAR数据采集系统的基本组成
①机载GPS,为飞机提供准确空间定位。
②惯性导航系统,为激光束提供确切方向。
③激光发射,接收装置。
④反射镜,用于将发射的激光束反射到地面。
2.2 LIDAR系统的工作原理
激光发射装置按设置好的时间间隔不断发射激光束,激光束打在反射镜上,通过反射镜的左右摆动,将激光束反射到地面上。
激光束碰到物体,将发生反射,此时机载接收装置将记录返回信号,即记录一个相应的数据点。
激光束在发生反射时,并非一次全部反射。
当激光束经多次反射,接收装置将记录多个相应数据点。
飞机沿航线飞行,激光发射、接收装置不断采集、记录地面数据点。
完成整个区域的数据采集。
若设计测区过大,则可采用多次起飞的方式获得整个测区的数据。
2.3 LIDAR系统采集的数据能提供的基础产品
①数字高程模型;
②正射影像的生成;
③三维地物矢量识别和提取;
④三维模型
2.4 LIDAR技术产品的可应用领域
①生成各种比例尺的地形图;
②各类管线网络的建立和线路设计;
③城市三维模型的建立;
④河流的监控、治理;
⑤地物的识别和提取;
⑥城市管理;
⑦水灾防治等等。
3LIDAR技术的生产流程
图 1 生产流程图
3.1 流程图说明
LIDAR技术应用于生产,其过程分为三部分,为预处理、后期处理、质量检查。
质量检查须两次,分别在预处理、后期处理结束后进行。
3.1.1预处理
将LIDAR的原始数据进行系统误差改正,坐标系统转换,按要求对数据进行块裁切的过程,过程说明如下:
①检查测区覆盖情况。
保证所有航线完全覆盖整个测区,无漏洞,所有数据分布均匀,合理。
②确定系统误差改正参数。
是用飞机场区域,沿跑道的往返飞行及垂直跑道的飞行所采集的数据来确定的。
用沿跑道往返飞行的数据进行Roll 误差和Pitch 误差改正参数的确
定,用垂直跑道飞行的数据确定Variable Scan Angle 误差的改正参数。
参数确定后,对所有航线进行角度系统误差改正。
③利用地面控制点将数据点高程纳入要求的高程系统中。
即,进行高程误差的改正。
不同航线间亦要进行高程系的匹配。
④将数据转换到客户要求的坐标系统中。
不同的客户可能有不同的要求。
这一步并非必须。
⑤做完以上处理后,将数据进行航线拼接并裁切分块,按要求提取数据,分别生成数字地面模型或反射表面产品,为后续处理准备数据。
以上为预处理的一般步骤。
至关重要的是系统误差改正参数的确定,其决定了整个产品的质量和可信性。
3.1.2数据的后续处理
其主要工作是对预处理过的数据,依据数据的高程信息,区别定性分类,生成最终产品。
这里的分类实际上是,按某一点数据的高程信息区分该点是否是地表点,若不是则归为不同的类别内,例如:水系,建筑等。
具体过程为:
①初始分类。
利用宏命令,自动分类。
②对初步分类后的数据,进行人工处理,使数据分类进一步细化,使数据表达更加准确。
这时还可依据相应区域的正射影像来分析判断。
处理的主要对象为自动处理无法识别的数据点。
3.1.3数据检查
①预处理的质量控制。
需要进行预处理过程中按要求保留的说明文件及图形的检查,检查误差改正是否达到要求,检查处理过程是否正确等工作。
②后期处理的质量控制主要是检查处理好的数据是否真实合理,是否按要求进行了分类。
3.1.4LIDAR数据处理实现的可能
LIDAR数据点的采集和记录,实时表述了地面。
据数据点生成的不规则三角网,能很能准确的判断地物做出类别区分。
4LIDAR技术与常规摄影测量特点的比较说明
4.1 两项技术特点的比较
LIDAR技术的特点:
①主动获取地面数据。
②数据点分布均匀,精度一致,不受阴影的影响。
③直接获取地面三维数据。
④短时间内覆盖大面积区域。
⑤数据量大。
常规摄影测量技术的相应特点:
①被动获取地面数据。
②数据点分布难以控制,极受阴影的影响。
③通过数据采集获取地面三维数据。
④大面积数据很难在短时间内获取。
⑤数据量不能确定。
LIDAR技术的比较说明
4.2
① LIDAR通过记录激光信号从发射到返回的时间,获得地表被动物体的三维坐标。
它的激光束,是由机载仪器主动发射的,其发射的频率可以控制。
这种方式获得的数据点分布均匀,精度一致。
传统航测技术是借助太阳光的反射光对地面进行识别,它的三维数据的获取,还要经历数据采集的过程,其数据获取周期远远大于LIDAR技术数据获取周期。
另外,借助太阳反射光,将无法避免阴影造成的数据短缺,LIDAR则不存在这方面的问题。
② LIDAR借助反射镜的左右摆动将激光脉冲信号反射到地面。
然后收集其返回信号,
LIDAR扫描地面的航带宽度可以调节,使其精确与航摄宽度相匹配。
传统航测中的常规航摄仪只能覆盖航摄航线的20%—30%。
另外LIDAR系统可以高空操作,根据不同的地表情况,使其平面精度可达到1米,高程精度可达15-60厘米,收集的数据点间距达到2-12厘米。
③ LIDAR可以收集激光脉冲的多次返回信号,而一次返回即是一个点状数据信息,这样一来,它所采集的数据将成倍于常规摄影测量。
并且它所提供的是精确的地面信息。
LIDAR系统高程数据精确度不受航飞高度的限制,而传统航测中,无论如何,其高程数据精度都是受制于航飞高度的。
通过以上比较发现:
① LIDAR系统的数据采集已克服了常规航摄过程中太阳角、航高、光线等许多自然因素的影响,避免了所造成的信息不确定性。
也因此LIDAR系统可以在夜间和阴天进行数据采集。
② LIDAR数据完全可以同常规航摄数据一样来使用,它的精度及准确度甚至优于后者。
③ LIDAR数据是三维点状数据,属于地理信息,能够很容易与其它类型要素或影像数据合并。
④ LIDAR数据最大特征在于数据的分类提取非常容易,并且可用计算机自动识别和提取。
5LIDAR技术的应用前景
动态GPS与惯性测量系统IMU及激光探测及测距系统LIDAR的配合使用,可以实现全天候直接获取高精度数字地面模型;可以实现密林、山区等环境恶劣,难以通行的地域的测量;可以为公路、铁路、水利、环保等部门的设计提供高效的服务;LIDAR系统获得的高精度数字地面模型与地理信息系统、网络等技术配合使用,可以为规划、旅游、电力、电
信等相关部门提供服务。
综上所述,LIDAR系统的应用,使实时摄影测量的实现成为可能。
而LIDAR数据在生产中的应用,必将极大提高工作效率,降低生产成本,缩短生产周期,及时进行信息更新,更高效地服务于国民经济建设。
促进测绘事业的发展。
它的推广与应用将使测绘事业发展到一个新高度。
6结束语
LIDAR技术基本实现从数据采集到应用的全数字化过程,它在生产中的推广和应用,使我们深刻体会到这一新技术给航空摄影测量带来的变化。
这一技术在国内的普及将极大推动测绘行业向前发展。
当然LIDAR技术也有其不尽人意之处。
LIDAR数据在密林及密集建筑区,不能得到满意的地表信息数据。
这种地区的数字地面模型,仍只能采用普通方法获取。
当然,随着其他新技术的发展,诸如数码相机分辨率的提高、惯性测量系统稳定性的改善,再配合以LIDAR系统的进一步发展,相信目前LIDAR系统所面临的问题将逐一解决。