基于机载激光雷达的山区高速公路地形测量精度分析

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1、公路交通技术2012年12月第6期TechnologyofHighwayandTransportDec．2012No．6基于机载激光雷达的山区高速公路地形测量精度分析邹云，付宓(1．招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆400067；2．重庆交通大学，重庆400074)摘要：机载激光雷达(LightDetectionAndRanging，LIDAR)技术是一种全新的测绘技术，具有高精度和高效率的特点，给山区高速公路勘测带来传统测绘手段不具有的应用模式和技术优势。通过工程实例，对LIDAR在山区高速公路勘测中的精度进行分析研究，阐明LIDAR技术在山区高速公路勘测

2、中的可行性与优越性。关键词：机载激光雷达；山区高速公路；勘测精度文章编号：1009—6477(2012)06—0014—06中图分类号：U412．366文献标识码：BAnalysisofTopographicMeasurementPrecisionofExpresswaysinMountainousAreaBasedonAirborneLaserRadarZOUYun一．FUMi。LIDAR技术是测绘界的一项新兴技术。它是机的速度、位置和姿态参数。DGPS可根据基准站一种主动式对地观测系统，集成了激光扫描仪、差分已知精密坐标，计算出基准站到卫星的距离改正数，定位

3、系统(DGPS)、惯性测量单元(IMU)、数码相机、并对机载接收机的定位结果进行改正，从而提高定计算机技术等科技。通过在飞机上安装机载激光探位精度。IMU／DGPS组合可以克服各自的缺点，通测和测距系统，在动态载波相位差分定位系统和惯过组合不仅导航精度高于两系统独立工作精度，同性钡4量单元的支持下，数码相机进行航空拍摄，激光时也能大幅度提高姿态参数的测定精度。扫描系统通过激光扫描器和距离传感器，经由计算3)数码相机系统。机对测绘数据进行内部处理、存储、输出，再通过专采用高分辨率数码相机以获取地面的地物地貌业软件进行一系列数据分析、处理来获取高精度的高清影像信息，

4、从而弥补只有LIDAR数据，没有影三维坐标数据，从而建立数字线划地图(DLG)、数字像信息的不足。数据后期处理过程中，也可以用生成正射影像图(DOM)、数字高程模型(DEM)等。的DEM对获取的原始影像进行纠正，以得到DOM。LIDAR技术在高速公路勘测中主要用于在初步设1．2工作原理计与施工图设计时基础数据的采集与成图和地球表机载激光雷达发射激光脉冲，当激光脉冲到达面三维信息的获取，包括1：2000地形图的测绘、地表后，传感器接受反射信息；与此同时，动态GPS构建高精度的数字地面模型、带三维信息的正射影系统确定传感器的空间位置，IMU测量飞机的实时像图等。姿态

5、数据，数码相机拍摄高清影像，内插后取任意时刻激光光束的姿态和发射中心的空问坐标，并通过1LIDAR系统构成与原理测量激光发射中心到地面的距离，求得每一个激光1．1系统构成脚点的空间三维坐标，获取每一张照片的外方位元1)激光测距系统。素，再通过数据处理得到高精度的正射影像、数字高激光扫描：采用一定的模式发射一系列激光束程模型和数字线划地图等。以实现对地面的高密度点采样。激光扫描测距系统是LIDAR系统的核心，典型的激光扫描测距系统由2工程应用激光测距单元、光机扫描镜、控制和处理单元组成。作为重庆市规划的“三环十射三联线”高速公2)IMU／DGPS系统。路网中三联线

6、的北段，重庆巫溪至陕西镇坪高速公IMU可量测加速度和角速度，并以此计算出飞路南接奉节至巫溪高速公路，北连陕西安康至镇坪收稿日期：2012—06—15作者简介：邹云(1964一)，男，重庆市人，硕士，教授级高T16公路交通技术2012互表2航线敷设参数航线设计内容数值5LIDAR技术在高速公路勘测应用中的精度分析绝对航高／m2800—3300在初测阶段，采用不同的测量仪器与方法，如相对航高／m2o00飞机地速／(km·h)240RTK、全站仪等，对建立的DOM、DEM中控制点数据航线数16进行精度对比分析。另外，通过内业矢量后的数据航线总长度／kml51进行外业调

7、绘巡检，对比分析外业地物点点位误差影像分辨率／mO．2和外业高程中误差。分析结果见表3～6。平均点间隔／m1．5根据公路勘测规范及1：500、1：1000、1：2000表31：2000DOM中控制点平面点位精度分析脚注Y为点平面坐标；dx、e,y分别为平面坐标差值；为平面平面位置误差，下同。外业数字测图技术规范的精度要求(表7)，结合表m，最小误差为0．02m，并计算出中误差为0．47m，3～6，可得出以下结论。也远远低于规范中山岭区所要求的1．6m。1)由表3数据可知，实测控制点最大误差为0．42m，最小误差为0．12m，并计算出中误差为6结语0．26m，均远

8、远低于规范中困难地区所要