机载激光雷达选择参考
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激光雷达具备独特的优点,如极高的距离分辨率和角分辨率、速度分辨率高、测速范围广、能获得目标的多种图像、抗干扰能力强、比微波雷达的体积和重量小等。
这使得激光雷达能精确测量目标位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状,探测、识别、分辨和跟踪目标。
自1961年科学家提出激光雷达的设想,历经 40余年,激光雷达技术从最简单的激光测距技术开始,逐步发展了激光跟踪、激光测速、激光扫描成像、激光多普勒成像等技术,进而研发出不同用途的激光雷达,如精密跟踪激光雷达、侦测激光雷达、侦毒激光雷达、靶场测量激光雷达、火控激光雷达、导弹制导激光雷达、气象激光雷达、水下激光雷达、导航激光雷达等。
激光雷达已成为一类具有多种功能的系统。
目前,激光雷达在低空飞行直升机障碍物规避、化学和生物战剂探测和水下目标探测等军事领域方面已进入实用阶段,其它军事应用研究亦日趋成熟。
它在工业和自然科学领域的作用也日益显现出来。
一、军事领域应用侦察用成像激光雷达激光雷达分辨率高,可以采集三维数据,如方位角-俯仰角-距离、距离-速度-强度,并将数据以图像的形式显示,获得辐射几何分布图像、距离选通图像、速度图像等,有潜力成为重要的侦察手段。
美国雷锡昂公司研制的ILR100激光雷达,安装在高性能飞机和无人机上,在待侦察地区的上空以120~460m的高度飞行,用GaAs激光进行行扫描。
获得的影像可实时显示在飞机上的阴极射线管显示器上,或通过数据链路发送至地面站。
1992年,美国海军执行了“辐射亡命徒”先期技术演示计划,演示用激光雷达远距离非合作识别空中和地面目标。
该演示计划使用的CO2激光雷达在P-3C 试验机上进行了飞行试验,可以利用目标表面的变化、距离剖面、高分辨率红外成像和三维激光雷达成像,识别目标。
同时,针对美国海军陆战队的战备需求,桑迪亚国家实验室和Burns公司分别提出了手持激光雷达的设计方案。
这种设备能由一名海军陆战队队员携带,重量在2.3~3.2kg之间,可以安装在三脚架上;系统能自聚焦,能在低光照条件下工作;采集的影像足够清晰,能分辨远距离的车辆和近距离的人员。
机载激光雷达技术应用于公路设计的关键问题研究摘要:本文主要研究、探讨lidar技术在公路勘察设计中的关键技术应用问题,激光扫描方案、地面控制测量方案以及设计软件系统接口等方面进行了讨论。
并结合我国公路勘察设计的特点,及具体工程实践经验,将研究成果的先进性、实用性和集成性放在首位,贯穿全过程,形成符合我国公路勘察设计特点的快速作业标准模式。
关键词:机载lidar;公路勘察;pos系统机载lidar系统是将激光发射和接收器、激光光路系统、机载gps、惯性导航系统ins及高分辨率ccd量测型相机相结合,能够进行精确的空间定位的一套高科技集成系统,能为数字制图和工程应用快速提供精确的地面模型数据和高分辨率彩色数字正射影像[1]。
通常,机载lidar系统获取的数据平面精度可达0.5m,高程精度可达到 10-30cm内,地表点采集间隔小于1.5m。
该技术的应用能免去大量的地面测量工作,能有效地克服植被覆盖的影响,可快速地大面积直接获取地面三维数字信息,从而为公路勘察设计建立数字地面模型,具有周期短、劳动强度低、工序少、测量数据精度高、不受天气影响等优点。
本文将针对lidar技术在公路勘察应用时激光扫描方案、地面控制测量方案以及设计软件系统接口等关键问题进行研究,从而为建立符合我国公路勘察设计特点的lidar数据采集规范与技术标准要求、技术流程以及质量控制体系抛砖引玉,提出一些思路和做法。
1.对不同的公路勘察设计的需求,如何选择合适的采集设备及其采集参数1.1lidar航飞采集设备的选择lidar航飞设备的选择和应用的参数确定都要以实际的工程项目需求为出发点。
一般情况下,公路勘察设计分为两个阶段,初测和定测。
初测阶段要求1:2000的地形图精度,而定测阶段要求比较复杂,局部区域甚至要达1:200左右。
影响设备精度的主要因素有以下几个方面:◆激光的发射和接收方式激光的发射和接收方式总的来说有四种,这四种分别是摆动式反射镜、旋转多面镜、光纤激光扫描和光纤旋转扫描,其中前两者在激光设备中应用居多。
激光雷达技术与其应用综述一、激光雷达的概念激光雷达(LIDAR-Light Detected And Ranging )是一套复杂的光机系统,它结合了光源、光电探测等技术,有时还包括计算机图象处理技术,能够同时获得方位、俯仰角度、距离、强度等信息,特别适合用于森林结构的估计、城市建设、工业、农业、航空航天等领域[1]。
一个典型的激光雷达结构示意图,如图1所示。
激光雷达是一种主动式遥感探测设备,从工作原理来说,它只是把传统微波雷达的光源变成了激光:向被测目标发射激光信号,然后接收反射回来的信号、并与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信息。
激光雷达不同于机器视觉技术,使用的是更为精确的激光光源和光电传感器,而机器视觉多是使用普通相机摄像头探测和CCD 或CMOS 作为图像传感器。
激光雷达可以实现较大测量范围内的3D 立体探测,但易受环境天气因素影响;使用微波(毫米波)雷达的机器视觉探测技术,立体测量范围有限、精度不高,但抗干扰性强、测量距离远。
图 1 典型激光雷达系统结构二、激光雷达的关键技术2. 1 光源技术激光雷达系统中使用的光源,目前主要是CO 2激光器,半导体激光器(LD)和以Nd :YAG 为主的固体激光器。
较远测程(数百米以上)的二极管激光成像雷达对其辐射源的要求, 一是具有足够高的输出功率, 二是具有足够窄的发射波束。
目前商品化的二极管激光器虽可分别达到10W 的平均功率和衍射极限的波束质量, 但同一器件却难以同时满足这两项要求。
一种可能的途径是采用面发射分布反馈(SEDFB)的二极管激光器阵列和微光学(MOC)准直技术。
一个40 阵列, 采用微透镜组1.3cm ×10cm 孔径, 得到0.5 ~ 0.75mrad 发散度的10W 连续输出功率。
当然, 为了实现这样的准直效果, 必须对微光学系统进行精心设计加工, 使其达到1μm 的绝对准直精度, 采用激光辅助化学腐蚀工艺制造微光学系统, 可以满足这一要求。
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。
无人机机载激光雷达在输电线路巡线中的应用摘要:输电线路作为电力传输的一种途径,在维护人民日常生活,企业生产运行,社会长治久安扮演着重要的角色。
文中提出了一种基于机载雷达测量技术的输电线种类快速识别方法,开展输电线路树障预警工作,准确识别存在树障风险的树木类别。
关键词:机载激光雷达;输电线机载点云激光雷达(LiDAR)能够通过主动发射和被动接收激光的方法,快速获取地面物体的空间坐标信息、回波强度,其获取到的数据量大,数据形式为空间点云,能够直接反应地面物体三维空间特征。
其优良的特性使得LiDAE及机载型LiDAR在各行各业得到了广泛的运用。
1 无人机机载激光雷的主要功能与监测误差基于输电线监测的基本原理,同样适用于无人机激光雷达监测任务上。
对多个目标进行重复扫描,获取多期墩面点云或DEM数据,进而将多期点云或DEM作一阶差分运算,以获取每次间隔时间内的水准变化量。
由于无人机激光雷达扫描系统高空作业所受影响因素较多,为了获取高质量点云数据,降低系统误差,需要系统分析各误差的来源的影响因素,进而对每项干扰作出改进,提高测量精度。
飞行扫描前应对目标表面作清洁处理,在重复观测中,其航高、飞行平台与扫描设备必须是同一套设备,尽可能减小系统误差。
最后提取多期数据成果进行比对分析。
相对有人机,无人机激光雷达扫描系统在空中作业遇到的影响因素较多,主要区别是平稳性不如有人机,导致飞机与激光设备的空中姿态不稳定。
通过系统分析其误差来源,有助于提高数据精度。
具体分析,主要包括5种影响因素(1)航高因素:在保持其它参数不变的情况下,由于红外测距比例误差的存在,航高从0~1000m引起的定位误差与航高近似成线性关系。
降低航高是提高点云数据精度的一个重要途径,航高的降低还有利于地面点云密度的增大。
此外,在重复扫描作业中,应确保每次飞行的线路轨迹要一致。
(2)激光测距误差:激光测距仪本身的误差有时延估计误差和时间测量误差,激光束在传播过程中遇到地物发生散射现象,会导致激光回波信号变形,激光接收装置不能准确分辨回波信号,产生时延估计误差。
机载激光雷达获取点云及土石方测算技术2.中铁四局集团第四工程有限公司,安徽合肥 230011;3. 中铁四局集团朱善美技能大师工作室,安徽合肥 230011)摘要:针对复杂环境下传统土石方量测算外业工作繁琐效率低且安全隐患高的现状,本文提出了一种基于机载激光雷达的土石方量测算技术。
首先对测区范围进行点云原始数据采集,对点云数据进行精分类,分离出地面激光点,然后根据地面激光点自动生成横断面及断面土方计算表。
实践表明,该方法生成点的高程精度为30mm,方量与采用RTK测量的断面对比,精度提高了50%,且横断面的轮廓更加精细,此方法不仅满足了设计精度要求,还减少了内外业人员投入,节省了时间生产成本,实现了外业数据采集安全优质高效,内业数据处理高自动化的成果。
关键词:激光雷达点云横断面方量测算1 引言随着我国公路、铁路建设事业的快速发展,建设区域逐渐向复杂山岭地形区域及原有道路迁移方面迈进,安全、优质、高效地获取原地面地形资料,为建设工程提供准确、完整的地面信息,已成为建设的重要问题,尤其是横断面测量,其精度直接影响着土石方量的测算。
由于横断面数量较多,内外业工作量大,传统测量方法具有安全隐患且效率低、成本高,受交通、天气条件影响较大。
随着摄影测量技术的迅速发展,无人机航测已广泛应用于道路横断面测量中[1-3],而传统的无人机航测获取横断面,通常是通过倾斜摄影测量获取三维模型,再通过模型获取横断面数据,提高了横断面数据采集效率,但其精度较低,内业处理繁琐,尤其是植被茂密区域,采用倾斜摄影测量获取的横断面精度很难达到施工精度要求[4]。
而机载激光雷达数据采集技术克服了传统测量的缺陷与不足,具有全天候作业、受天气等限制条件影响较小、精度高等优点,可穿透植被获取地面点,获取准确的地面信息。
因此,针对复杂地形地貌区域及运营道路的改移建设方面,本文提出一种基于机载激光雷达的土石方量测算技术。
该方法首先通过机载激光雷达扫描技术,快速准确的获取测区内点云原始数据,然后对点云进行分类地形提取。
基于Terra Solid的机载激光雷达点云数据处理应用摘要:机载激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)是于20世纪80年代发展起来的一种集全球定位系统、惯性导航系统与激光测距技术于一体的新型主动式空间信息获取技术。
它可直接获取地面目标的三维坐标,不受阴影和太阳高度角影响,并可与数字航摄仪相结合获取地物光谱、纹理信息,具有控制测量依赖性少、受天气影响小、自动化程度高、成图周期短等特点,基于TerraSolid系列软件构建完整的用于机载激光雷达点云数据处理的详细技术流程,通过优化处理流程提高其数据处理的效率和精度。
对4组实验数据的处理结果表明,该技术具有较好的可行性和较高的工作效率。
关键词:基于Terra Solid;机载激光雷达;点云数据;处理应用1、前言近几年,随着机载激光雷达硬件系统的快速发展,其产生的点云数据也变得更加精确,更加海量。
在整个激光雷达的数据处理过程中,占60%~80%的点云数据分类工作已经成为制约LiDAR进一步应用发展的瓶颈问题,设计高效、高精度的海量点云数据处理流程意义十分重大。
2、基于Terra Solid的点云数据处理流程目前的LiDAR数据处理技术、流程和方法还很不完善,使用TerraSolid软件实现机载LiDAR点云数据的处理,直至生成DEM产品的过程主要可以归为以下五大步骤。
2.1导入原始数据并建立项目流程导入原始点云数据和建立项目是后面所有操作的阶石,具体操作步骤顺序如下:1)设置坐标系。
2)导入飞行航线。
3)导入机载LiDAR点云数据,检查覆盖情况,确定点密度及单个作业Block大/]、(2GBRAM:5百万个点,4GBRAM:1.O~1.5千万个点)。
4)定义作业区。
5)裁切飞行航线(值得注意的是,航线不能自相交)。
6)定义项目(新建后要注意保存)。
7)定义作业分区Block(定义后,删除并在指定层重画Block)。
机载激光多普勒测风雷达技术及其应用陈涌;周秉直;犟锦;冯力天;杨泽后;赵彬;周鼎富;侯天晋【摘要】为了加快发展我国机载测风雷达技术,对机载激光多普勒测风雷达的研究及应用情况进行了介绍,对机载激光多普勒测风雷达的基本工作原理、系统组成、应用方式及领域等进行了分析,并对光纤激光器在机载雷达系统中的应用进行了预测.结果表明,采用全光纤相干结构的机载测风雷达具有测量精度高、结果稳定可靠、响应速度快、系统结构紧凑、环境适应能力强、适合多种工作平台等特点,可广泛应用于各型大型飞机提供下视高度详尽的大气风场气象参量,以保障空投空掷作业的准确性与安全性;另外还可以为飞机飞行提供前方航道大气湍流及横切风的预测,保障飞行安全等.%Airborne laser Doppler wind lidars and their applications were introduced. The basic working principle, system constitution, application modes and fields were analyzed. It was predicated that thefiber laser should be applied in airborne laser Doppler wind lidars for the wind lidars combined with all-fiber coherent laser have advantages of high accuracy, reliable measurement, fast response, and compact volume, etc. The airborne Doppler lidars can be used in many applications such as airdrop or flight safety for large airplanes since detailed meteorological parameters can be provided.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2011(035)006【总页数】5页(P795-799)【关键词】激光技术;机载;激光多普勒测风雷达;大气风场测量;激光器【作者】陈涌;周秉直;犟锦;冯力天;杨泽后;赵彬;周鼎富;侯天晋【作者单位】西南技术物理研究所,成都610041;陕西省计量科学研究院,西安710048;解放军驻西南技术物理研究所军事代表室,成都610041;西南技术物理研究所,成都610041;西南技术物理研究所,成都610041;西南技术物理研究所,成都610041;西南技术物理研究所,成都610041;西南技术物理研究所,成都610041【正文语种】中文【中图分类】TN958.98引言激光多普勒测风雷达是利用大气中随风飘移的微小颗粒(气溶胶)对激光后向散射回波的多普勒频移效应来对大气风场结构分布进行非接触式3维测量的一种现代光电技术,具有测量精度高、测量范围广、系统体积小、电磁兼容性强、人眼安全、隐蔽性好等特点[1]。
机载激光雷达选择参考目前市场上销售的机载激光雷达来自多个厂家,有多种品牌和种类。
那么,如何从中选择技术先进、性价比好、故障少又售后服务完善的设备呢?一、机载激光雷达系统生产厂家介绍目前提供机载激光雷达设备的厂家主要有:徕卡、Optech(加拿大)、IGI、天宝、TopEye和Riegl。
这些厂家的特点是什么呢?(a)自己生产机载激光扫描仪,然后购买其他厂家的GPS/IMU及硬件和软件,集成机载激光雷达。
这类厂家有徕卡,Optech(加拿大),Topeye(瑞典)和Riegl(奥地利)。
在这些生产激光扫描仪的厂家中,生产规模最大的和研究能力最强的是Riegl公司,他向许多厂家提供了一系列产品,如:LMS-Q系列机载激光扫描仪:LMS-Q240, LMS-Q280, LMS-Q120i,LMS-Q160(超轻型,防摔型,无人机专用)等。
新型的具备数字化全波形数据获取和实时处理能力的VQ系列机载激光扫描仪:VQ180, VQ280, VQ480,LMS-Q560和VQ680i等。
目前,徕卡只生产一种激光扫描仪,而其他厂家也大多只生产两款机载激光扫描仪作为自己的系统集成使用。
Optech虽然能够生产具备数字化全波形数据的激光扫描仪,但不是标准配置,用户需要另外付费。
但即便如此,也已经落后Riegl公司六年。
这里还要指出的是:徕卡公司在2005年前一直使用的是加拿大Applanix POS系统,由于美国的禁运政策,向中国出口的POS系统都进行了许多修改,性能明显下降,并且伴随不稳定的情况。
为了保证激光雷达性能的可靠性,徕卡在2004年后测试了许多不同公司(包括Honeywell)的POS系统。
在2005年7月又从加拿大TerraMatics公司(1998年成立)购买了其POS系统的IP(知识产权),避开北美区域,由自己(在瑞士)来研发和委托生产型号为iPAS 的POS系统。
目前国内所销售的徕卡的ALS50-ii和60系统基本都是配置iPAS定位系统。
(b)自己生产IMU和导航及软件,购买其他厂家的激光扫描仪和其它部件(包括导航),集成机载激光雷达。
这类厂家有德国的IGI,IMar,加拿大的Applanix(天宝子公司)。
这三家都是老牌的IMU生产厂家,其中IGI和Applanix在中国已经销售了十套以上的IMU系统。
在中国使用的配置了IGI(IMU)和Riegl机载激光扫描仪的机载激光雷达系统受到了我国普通用户和工程业主的广泛好评。
目前,配置了IMAR的IMU及Riegl的VQ480激光扫描仪的机载激光雷达(用户:北京超高压公司)还在验收阶段。
(c)自身是激光雷达的项目服务提供商。
通过购买几乎所有的硬件和软件,集成机载激光雷达。
这类厂商往往有自己开发的激光雷达数据处理软件,具有一些独特的功能。
这类厂家有:德国的TopSys(天宝子公司), 加拿大的Remoete Sensing, 和LSI, 美国的Merrick,Fugro Earthdata Inc. 和Spectra Mapping等。
特别指出以下两点:1.列入(a)和(b)的厂家以生产设备为主业,提供系统使用培训。
但是在如何处理激光雷达和数码影像数据从而获得数字高程图和正射影像图等方面,缺少经验和相关技术人员。
后者的培训服务往往依赖于从软件商处(如TerraSolid和INPHO)通过付费获取。
显然,如果这些公司的中国代理能够具备丰富的数据处理和工程实施经验,那么整个系统的培训就将非常完善了。
目前只有Riegl公司的代理北京富斯德科技有限公司和IGI的代理北京德可达公司具备这种全面培训的能力。
2.列入(c)的厂家基本都是使用激光雷达十年以上具有丰富工程经验的公司,而且他们所自主开发的激光数据处理的软件在许多方面往往优于被广泛采用的TerraSolid软件。
因此,如果向他们购买设备并进行培训,可以得到良好的效果。
但是,他们一般仅仅提供一次的技术培训,用户在今后的使用中,主要需要自己去体会和学习。
二、机载激光雷达性能机载激光雷达系统主要由2D激光扫描仪、GPS、IMU、数码相机和控制平台等部分组成。
GPS的技术已经相当成熟,因此尽管各个厂家设备采用GPS不一定完全相同,但GPS设备的性能差别很小,DGPS的误差也在5cm以内(2000米航飞以下)。
(一)IMU设备虽然机载激光雷达的性能主要取决于激光扫描仪,但是,作为确保系统的激光扫描仪和数码相机精确三维定位的IMU的重要性也是毋庸置疑的。
即使它不能与激光扫描仪平起平坐,地位也至少是一人之下,万人之上的。
当航飞高度在1000米以上时,对于IMU的要求标准较高,价格也相对昂贵,大约在150万元左右。
目前比较优异的的IMU(IGI, Applanix, iMAR, iPAS)技术参数表如下所示:对于航高在500米以下的系统,对于IMU的要求可以降低,可供选择的厂家及设备较多,价格根据型号变化,在30万元到100万元之间。
IGI的IMU:通过过去八年来的使用,设备购买方(用户)和业主(工程项目的业主)对德国IGI的IMU的优良性能和稳定性非常满意,到目前为止,还没有发生过任何的故障和质量问题。
Applanix的IMU: 由于存在着美国对中国IMU的出口管制问题,所以销售给中国的标有“Applanix”品牌的IMU与销售给欧美和其它地区的IMU不同,存在着质量上的不确定性。
如海监总队的三套、山西通航的一套、星天地的一套等等经常出故障。
经过过去八年来的使用,一些设备购买方(用户)和业主(工程项目的业主)对Applanix的IMU的性能基本满意,但还有一些颇有微词。
这也是徕卡公司为什么大量试验其它公司IMU的原因。
iPAS:徕卡通过购买TerraMatics公司知识产权委托生产iPAS品牌的IMU,希望逐渐完善自己的设备生产链。
然而,TerraMatics公司本身是一个年轻的公司,虽拥有一些独特的产品和研发能力,但由于产品推出时间短,各个部分集成和协同目前仍然不成熟,所以销售到中国的、采用该品牌的IMU的徕卡机载设备出现问题的几率比较高。
(二)数码相机设备目前所配备的数码相机的种类主要有:哈苏、禄来、徕卡、和DSS相机。
总像素分别为:3900万、5000万和6000万。
像素元大小在6——9µm之间。
最近两年出现的一个新的现象是:有些公司改用更大幅度和更高像素的数码相机:如UCX或DMC或A3系统。
今年7月,Optech收购了法国的DiMAC 公司,这是一个重大信号,意味着将来的机载激光雷达将会配置宽幅数码相机。
目前激光雷达的FOV已经60度以上,这将为大幅度的数码相机的匹配扫清最后的障碍。
另外一个新情况:在一些中低空项目中,比如多相机系统和带状应用中,有时也采用价格低廉、性能优异的佳能和尼康相机。
效果同样很好。
这里提出需要注意的是:数码相机的固定稳定性问题。
如果相机的固定不是很稳固,经过一段时间,影像的测量误差就会比较大。
另外,还要注意相机的标定问题。
在过去销售到日本、美国,搭配了DSS相机的多台机载激光雷达设备里曾经多次出现了此类问题,也影响了DSS的产品信誉。
相机存储应该选用防震性能好的固态硬盘。
拥有至少能够存储四个小时采集的影像数据的能力。
(三)2D激光扫描仪我们知道:机载激光雷达系统的优劣主要取决于2D激光扫描仪的性能。
随着Riegl公司在2004年首先突破技术瓶颈,研发出数字化全波形技术,并且推出了该技术相应的机载激光雷达系统LiteMapper5600 (IGI品牌)或CP560(Riegl品牌),或Harrier560(TopSys品牌),激光雷达已经开始由模拟信号时代进入数字化信号时代。
2006年,Optech也推出了自己的全数字化激光雷达系统ALTM3100EA。
2009年12月,徕卡声称将于2010年的第一季度推出自己的全数字化激光雷达系统,但是直到7月,仍然没有见到产品问世。
分析原因应该是还有一些技术问题尚未解决,估计会在第三季度推出。
而截至目前,Riegl公司已经全面推出了一系列标配的全数字化激光扫描仪:VQ180(最大航高300米,发射频率200,000赫兹), VQ380(最大航高1500米,发射频率300,000赫兹), VQ480(最大航高1000米,发射频率200,000赫兹). VQ680(最大航高3200米,发射频率400,000赫兹),LMS-Q560(最大航高2000米,发射频率240,000赫兹),使得为电力巡线、公路和铁路工程、城市规划及大面积数据采集需求分别提供了对应的产品。
作者预计:到2011年底,Optech公司所提供的机载激光雷达系统也会将全数字化功能作为基本配置,而徕卡公司将在2013年跟进。
全数字化激光雷达的优势:全数字化激光雷达的主要优势表现在以下的项目中:1.植被覆盖区域。
在传统的多次回波(模拟信号技术)中,第一次回波的信号数量约占总反射信号的85%,第二次回波数量占8-10%,第三次回波数量占3-5%,第四次回波信号基本上非常少。
由于第一次回波信号大多反映的是树的顶部和中上部,真正能够穿透植被和灌木丛到达地面的却是一部分的第三次回波(或一些第二次回波,对于植被覆盖度低的区域),因此对于植被覆盖度高的区域,如香港、南京、深圳等地,传统的模拟信号激光雷达也是“力不从心”。
新型的Riegl激光雷达系统能够接收到10次(乃至40次)以上的回波,并且在高程方面的可探测分辨率也从以前的3米大幅提高到了0.3米或更小,因此仅仅百分之几的透射率也能够获取到植被覆盖度高区域的地面的地形图。
这无疑对于许多处于云南、贵州、四川、福建、广东等植被茂密的大山区域的开发带来了喜讯。
而Optech在国内销售的设备目前均不具备全数字化功能,其具体的表现目前仍在搜集中。
2.城市规划和三维建模应用。
由于具备全数字化功能的激光雷达设备能够提供更为精细的表面细节、坡度、纹理、粗糙度和穿透度,其提高的范围也可达几倍到十几倍。
这将为模块的自动识别和提取、属性变化的自动识别和提取以及城市三维建模的自动生成和发展打下良好的基础。
当前,由真彩色、高密度的激光点云所构成的建筑物、小区、城市的三维展示已经接近了真实场景的效果,可与三维精细建模的效果一争高低,并且更逼真、更原始、更准确。
一些国外软件如英国Pointools的ViewPro软件已经能够大面积(几十平方公里)、快速地展示这样的效果。
尤其要指出的是:在激光雷达系统的创新方面,Optech公司做了许多很有意义的领先工作;如享有盛名的多脉冲(multi-pulse),就是由她所首创的。
另外,在星际激光雷达的研发方面,该公司也进行了许多突破性的工作。
而在激光扫描仪的创新方面,Riegl公司远远走在了其他公司的前面。