机载激光雷达系统的特征及其优势分析.pdf

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1、2014年第6期信息通信2Ol4(总第138期)INFORMATION&COMMUNICAT10NS(Sum．No138)机载激光雷达系统的特征及其优势分析赖志恒，周孝军，孙兴华(1．西安煤航信息产业有限公司，陕西西安710054；2．国家测绘地理信息局第一地形测量队，陕西西安7100543．陕西省交通规划设计研究院，陕西西安710065)摘要：机载激光雷达系统可以快速高精度、高密度地获取地面影像及其匹配的三维点云坐标数据，具有POS定位技术，无需(或少量)地面控制即可获取像片的外方位元素，直接用于高精度的3D产品生产，可简化复杂工序，减少外业测量工作量，降低成本，缩短航测成图周期。

2、关键词：Lidar；激光点云；DGPS；IMU中图分类号：TN958．98文献标识码：A文章编号：1673．1131(2014)06．0092—010引言要缺点是误差随时间迅速积累增长。可以看出DGPS与IMU正好是互补的，因此，最优化的方法是对两个系统获得的信息众所周知，摄影测量经历了模拟摄影测量、解析摄影测量进行综合，这样可得到高精度的位置、速率和姿态数据。IMU／与数字摄影测量三个阶段，但获取地面三维数据的工作流程基DGPS数据的处理主要是通过卡尔曼滤波来实现的。本没有太大变化，如航空摄影一摄影处理一地面测量(空中三角测量)一立体测量一制图的模式基本没有太大变化。这种模2扫描工

3、作原理式生产周期长、费用高、效率低、高程点获取的密度低，己不适目前两种扫描主流：以徕卡公司的ALS60为代表的Z字应当前信息社会的需要。扫描方式和瑞典AHAB公司的Chiroptera蝙蝠相机为代表的机载激光雷达技术的出现，正好弥补了摄影测量技术在上椭圆式扫描方式。述技术领域和区域的缺陷和不足。3机载激光雷达技术与传统航测技术比较的优势1机载激光雷达系统组成机载激光雷达技术与传统航测技术相比，具有很大的技术机载LiDAR(LightDetectionAndRanging)又称机载激光优势与综合经济优势。雷达(激光探测及测距系统的简称)，该系统是基于激光测距技3．1成果的整体精度更高术

4、、差分GPS技术(DGPS，DiferentGlobalPositioningSys—(1)三维激光点云数据都是由激光直接测量得到，而传统tern)，技术和惯性导航技术这三种技术集成的一个软硬件系统，航测本质上是依据有限几个像控点基于航测理论进行的拟合并集成专业的航空数码摄影相机，可以快速高精度、高密度获测量。取地面影像及其匹配的三维点云坐标数据，具有惯导定位技术，(2)三维激光雷达系统采集原始点的密度远远高于传统航无需(或少量)地面控制即可获取像片的外方位元素，直接用于测，平均每平方米可达到一个、甚至十几个原始数据点，这是传高精度的3D产品生产，具有自动化程度高、受天气影响小、数统

5、航测立体像对模拟技术采集或工程测量人工采集所无法比据生产周期短、精度高等特点。．拟的。1．1激光雷达测距系统(3)高程测量精度比其它测绘方法要高，特别在对传统测距离测量的四个过程：量手段存在较大困难的树木植被覆盖地区，由于激光具有较强(1)激光发射，通过扫描镜的转动并发射到地面，同时信号的穿透能力，能够获取到更高精度的地形表面数据。取样得到激光主波脉冲；3．2生产效率更高、工期相对较短(2)激光探测，通过同一个扫描镜和望远镜收集反射回来(1)航飞高度较低，同时由于是主动发射激光脉冲进行测的激光回波信号，并转换为电信号；量，航飞时受天气的影响比传统航测要小，适合飞行天气多。(3)时延估

6、计；(2)机载LiDAR测量技术只需要少量的人工野外测量工(4)时间延迟测量；作，内业智能化、自动化生产水平较高。1．2DGPS技术(3)综合利用二维航空影像数据与三维激光点云数据，在机载LiDAR采用动态载波相位差分GPS系统。利用安装内业即可清晰判别绝大部分地物，能大大减少传统航测的外业了电机上与LiDAR相连接的和没在一个或多个基准站的至少调绘工作量。两台GPS信号接收机同步而连续地观测CPS卫星信号、同时(4)基于三维激光点云数据能快速直接获得DSM／DEM等记录瞬间激光和数码相机开启脉冲的时间标记，通过载波相位成果。测量差分定位技术的离线数据后处理获取LiDAR的三维坐标。

7、3_3成果质量更有保障1．3IMU姿态测量系统三维激光雷达系统是同时采集激光点云、数码影像等多源虽然DGPS系统可量测传感器的位置和速率，具有高精原始数据，这些数据之间彼此可以互验，而传统航测只采集单度，误差不随时间积累等优点，但其动态性能差(易失锁)、输出影像类原始数据。频率低，不能两侧瞬间快速的变化，没有姿态量测功能。而IMU有姿态量测功能，具有完全自主、无信号传播、既能定位、测速，作者简介：赖志恒(1976．)，男，江西宁都人，研究方向为航空又可快速