机载LIDAR系统

第９期　董淑鹏等：机载ＬｉＤＡＲ系统在公路断面测量中的应用与精度分析　１７ｌ　

线偏离方向、航线在测区中的位置。系统应能处理区域　

测量，也能处理带状测量。　数字化激光扫描仪是本系统的核心部分，它每秒发　

射３～１５０　０００个激光点，测量出地物地貌的三维空间坐　

标信息。　

数码相机分辨率最高达３９　０００　０００像素，拍摄的航片　

宽度应该调节到与激光扫描宽度相匹配。航片经过纠　正、镶嵌可形成高清晰的彩色正射数字影像。　

激光测量系统获取的数据量非常庞大，由特殊的专　

业软件来处理。　

１室内纵、横断面成图原理　

公路勘测工作包括线路控制测量、地形图测量、纵横　

断面测量以及相关调查工作等内容，本文主要以横断面　

的工作为例，进行了精度分析。　

１．１数字地面模型的建立　

机载激光数码航测系统采用激光进行碎部点高程采　集，它采用大功率的激光发射器进行测量，每秒钟可以测　

量１０　０００多个高程点，高程点垂直航线方向间距约为　

１．２　ｍ，沿着航线方向间距约为１．６　ｍ。激光高程点采集　

完成以后，再用专业软件对它进行分类，将地面点和非地　

面点区分开来。激光高程点分类完成后，在没有植被的　

区域，如道路旱地等，激光点完全保留下来，地面激光点　

平均间距为１．２一１．６　ｍ；在植被覆盖一般的地区，如桉树　

林等，由于植被阻挡，有一部分激光点无法照射到地面　上，地面激光点平均问距为２～５　ｍ；在植被非常茂密的地　

区，如成片的甘蔗地，激光点穿透到地面比较困难，但只　

要有缝隙，激光点就可以穿透到地面上，地面激光点平均　

间距为３—８　ｍ，激光点间距不大于２０　ｍ。　

激光点分类完以后，对所有的地面激光高程点进行　不规则三角网建模，生成数字地面模型，按规则格网存　

储，格网大小为０．５　ｍ。　

１．２纵横断面的生成　

纵横断面测量在数字地面模型上采用计算机自动生　

成，根据给出的中桩坐标，在数字地面模型上求出其高程　

值，然后再在垂直中线方向上自动寻找特征点，并将特征　

２０１１年第２３期　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　０科教前沿０　科技信息　

基于机载ＬＩＤＡＲ的ＤＳＭ应用研究　

李　

（江苏省资源与环境信息工程重点实验室　英　

中国矿业大学江苏徐州２２１００８）　

Ｉ摘要】简要介绍了机栽ＬＩＤＡＢ．技术，针对其数据特点，就基于机载ＬＩＤＡＲ．数据的ＤＳＭ应用进行研究分析。包括在构建数字城市真三　维模型、建立旅游环境的虚拟现实模型、城市规划发展变化监测、城市应急、体积量测、植被监测、通讯计划和分析、智能交通、电力线路勘察设　

计、考古遗址、地形跟踪制导等十一个方面。　

【关键词】机载激光雷达；数字表面模型　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＤＳＭ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＬＩＤＡＲ　

ＬＩ　Ｙｉｎｇ　（Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　

Ｘｕｚｈｏｕ　Ｊｉａｎｇｓｕ，２２１００８）　

【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ＬＩＤＡＲ　ａｔ　ｆｉｒｓｔ，ａｎｄ　ｔｈｅｎ，ｓｔｕｄｙ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｅ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ＤＥＭ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｆｅａｔｕｒｅ　ｏｆ　

ＬＩＤＡＲ　ｄａｔａ．Ｉｎｃｌｕｄｅｄ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｃｉｔｙ　ｍｏｄｅｌ，ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｖｉｒｔｕａｌ　ｒｅａｌｉｔｙ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｔｏｕｒ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｍｏｎｉｔｏｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｉｔｙ　ｐｌａｎｎｉｎｇ，　ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ　ｏｆ　ｃｉｔｙ，ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｖｏｌｕｍｅ，ｍｏｎｉｔｏｒ　ｏｆ　ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ，ｐｌａｎ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｂｒａｉｎｐｏｗｅｒ　ｔｒａｆｆｉｃ，ｄｅｖｉｓｅｄ　ｔｈｅ　ｒｏｕｔｅ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　

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。接收器准确地测量光脉冲从发射到被反射回的传播时间。因为光脉冲以光速传播，所以接收器总会在下一个脉冲发出之前收到前一个被反射回的脉冲。鉴于光速是已知的，传播时间即可被转换为对距离的测量。结合激光器的高度，激光扫描角度，从GPS得到的激光器的位置和从INS(Inertial Navigation System，即惯性导航系统)得到的激光发射方向，就可以准确地计算出每一个地面光斑的坐标X，Y，Z。激光束发射的频率可以从每秒几个脉冲到每秒几万个脉冲。

２０１１年第６期　（总第１４２期）　大众科技　ＤＡＺＨＯＮＧ　ＫＥ　Ｊ　ＮＯ．６，２０１１　（Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｌｙ　Ｎｏ．１　４２）　

基于机载Ｌ　ｉ　ＤＡＲ数据的电力线提取　

隆华平　兰增荣　

（广州建通测绘技术开发有限公司，广东广州５１０６６３）　

【摘要】随着智能电网建设的大规模开展，对电网快速、高精度勘测、巡查和可视化管理提出了巨大的应用需求。文章　

提出了基于输电线路ＬｉＤＡＲ点云数据自动提取电力线的思路与方法，对基于ＬｉＤＡＲ的电力线提取精度进行了试验评定，表明　

基于ＬｉＤＡＲ可快速高精度建立三维数字电网数据库，满足智能电网应用要求。　

【关键词】ＬｉＤＡＲ；数字电网；点云；滤波；电力线提取　【中图分类号】ＴＭ７４　【文献标识码】Ａ　【文章编ｇ－Ｉ　１００８—１１５１（２０１１）０６—０１１０—０２　

智能电网是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，　

通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制　

方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、　

安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。为实现智　

能电网的建设，建立详细、三维的数字电网数据库是一项关　键的基础性工作。机载激光雷达技术作为新一代遥感技术，　以激光脉冲作为测量媒介，高度集成ＧＰＳ、ＩＮＳ以及激光扫描　测距仪等先进设备“　，可快速获取高精度的目标三维坐标，　

凭借激光脉冲穿透性好的优势，可快速探测植被下的地表信　

息，用来建立三维数字电网数据库。进一步获取电力线及其　

走廊环境内的地表物高精度三维坐标，利用该坐标数据对电　

力线进行快速准确地矢量化，并计算电力线与地表物的间距，　从而实现对电力线安全运行的检测，本文介绍了基于ＬＩＤＡＲ　点云数据自动提取电力线的算法。　（一）基于Ｌ　ｉ　ＤＡＲ点云的电力线安全要素提取和　

分析　

为了进行电网安全计算和分析，必须要解决电力线安全　

计算所需要的电力线和植被等安全要素的提取和分析，其中，　电力线可通过提取拟合得到，植被则采用滤波分析计算。