机载激光雷达测绘技术浅谈

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1、机载激光雷达测绘技术浅谈　　【摘要】机载激光雷达技术通过将全球定位、惯性导航、激光、光学技术这四类先进技术集于一体运用于观测系统之中，此技术不仅成本投入低，而且使用效率极高。本文简单介绍了机载激光雷达测绘技术的理论概念及其系统构成的功能与原理，针对激光雷达测绘技术的数据处理特点展开分析，就其具体应用现状阐述了雷达测绘技术在目前的主要应用领域，展望激光雷达技术的发展趋势。【关键词】机载激光雷达；测绘技术；全球定位；激光扫描；空间数据1.机载激光雷达测绘技术1.1机载激光雷达测绘技术简介机载激光雷达技术一般是将机载激光系统安装于飞机之上，主要用于探测地面的三维坐标来生产相应的激光雷达数据影像

2、，通过数据处理及相应软件处理生成相应地面的DEM模型、等值线图及DOM正射影像图。其中，机载激光雷达测绘技术主要是将激光、全球定位、惯性导航、光学技术集于一体运用光学遥感技术进行波段探测，从而可以有效的获取地面物体所反射能量的大小与物体反射波谱的幅度、频率与相位，针对所获取的数据进行及时的处理与定位，进而针对目标物体进行准确的测速与识别。8目前，我国主要将机载激光雷达测绘技术应用于数字城市规划、工程建筑测量、电力设计勘测选线和线路监测、灾害监测与环境监测、林业种植与规划等领域，为我国的社会发展作出了巨大贡献。1.2机载激光雷达系统1.2.1机载激光雷达系统的构成机载激光雷达系统的构成部件

3、主要包括：惯性导航系统、全球定位系统、激光扫描测距和数码成像系统等组成。1.2.2机载激光雷达系统的功能及原理（1）惯性导航系统，用于测量扫描装置主光轴的空间姿态参数（ω、?、κ）。（2）基于动态相位差分技术的全球定位系统，用于确定扫描投影中心的空间位置参数（X0，Y0，Z0）。（3）激光扫描测距系统，用于测量传感器到被探测目标的距离D；在激光雷达系统中，由发射机发出的无线电波射到空中后，一部分经物体或空气反射后，由雷达的接收系统接收，这部分反射波称为雷达信号，反映从反射无线电波的物体到雷达的距离。（4）数码成像系统，主要用于获取目标的彩色或红外影像信息。2.数据处理2.1确定航迹8地面

4、GPS基站和机载GPS的测量数据联合平差来确定飞机的飞行轨迹。2.2激光点三维空间坐标的计算利用随机的商用软件，对机载GPS数据、飞机姿态数据、激光测距数据进行联合平差，得到各测点的三维坐标数据，称之为“激光点云”。2.3激光数据的噪声和异常值剔除由于水体对激光的吸收及其他原因，使有些激光测距点无明显的回波信号以及因电路等原因产生的异常距离值，在处理激光测距的原始数据时必须先剔除噪声和异常值。2.4激光数据滤波目前用于机载激光扫描数据滤波的方法大部分是基于激光数据脚点的高程突变等信息进行的，主要分为形态学滤波法、移动窗口法、迭代线型最小二乘法、基于地形的坡度滤波等。2.5激光数据拼接在机

5、载激光雷达系统作业时，可利用同步获得的影像信息，根据重叠区域的影像可确定航带间的系统误差。此外，为了保证DTM拼接正确，通常采用变系数加权平均法消除航带间出现的随机误差。2.6激光数据分类输出8数据分类处理完毕后，一些不必要的数据被剔除，数据量将减小，可以以ASCII或二进制形式输出。2.7坐标转换利用POS动态定位所提供的定位结果属于WGS-84坐标系，而我们所需要的空三加密结果应属于国家规定的另一套坐标系或地方坐标系，因此必须解决动态定位结果的坐标转换问题，利用地面基站坐标和坐标系间的转换参数进行转换，一般采用GPS基线向量网的约束平差。GPS所提供的是以椭球面为基准的大地高程，必须

6、转换为以大地水准面为基准的正常高，可通过测区内若干已知正常高的控制点拟合建立高程异常模型进行。2.8影像数据的定向和镶嵌数字影像先进行解压处理，结合激光扫描测量的DTM数据进行定向镶嵌，形成数字正射影像图。3.机载激光雷达技术的应用现状3.1数字城市应用随着科技技术的快速发展，我国的城市化推进工作不断加快，其中尤以数字化城市建设为重。在进行数字化城市规划的过程中，必然需要通过运用相应的规划软件与技术来有效开展规划工作。二维规划技术已无法满足当前数字化城市的规划需求，而机载激光雷达测绘技术可以有效的实现三维城市形象规划。8其中，机载激光雷达测绘技术主要通过将获取的三维空间数据进行快速的数据

7、处理，对城市进行系统化、全面化、形象化的规划与模拟，进而可以有效避免由于航高、阴影遮挡等限制因素而导致城市规划处理出现误差。由此可见，通过运用机载激光雷达测绘技术进行数字城市规划，不仅可以有效、快速、准确的采集相应的三维空间数据来生成影像，而且可以进行大比例尺地形图规划，以高精度、高自动化水平、高效率方式进行必要的数据获取与测量工作，确保其纹理映射自动化水平以及高效率的房屋建模工作，推进数字化城市的规划工作。3.2工程建筑测量如文中