文档介绍：激光探测及测距系统(LIDAR)技术的应用
钱灿兴
(靖江市测绘院有限公司,江苏靖江 214500)
摘要文章介绍了激光探测及测距系统LIDARD的基础知识及该技术在生产中的应用流程。通过与传统航测技术的比较,说明LIDAR技术在航测技术发展中的应用前景。
关键词激光探测及测距系统LIDAR(LIGHT DETECTION AND RANGING)全球卫星定位系统GPS惯性测量系统IMU(Inertial Measuring Units)
引言
文中所提及LIDAR 技术是目前国内航空测绘业正处于理论研究和生产探索的一项技术。该技术已在美国得到广泛应用,已产生十分可观的经济效益。该技术不但使航测工程周期大为缩短,而且克服了传统航测技术中的几个难点,是一项值得研究和推广的技术。通过与美国EARTHDATE公司的技术交流与合作,对该技术我们已有所体会。本文将对该项技术做一些介绍,以便大家对LIDAR有所认识。
LIDAR系统的组成及工作原理
LIDAR是LIGHT DETECTION AND RANGING的首字母组合,即激光探测及测距系统,它是采用单个激光脉冲量测从激光源到目标,再回到激光接收器的时间,同时结合飞机上传感器定位、定向数据,精确量测出被测物体(目标)的三维坐标。
LIDAR数据采集系统的基本组成
①机载GPS,为飞机提供准确空间定位。
②惯性导航系统,为激光束提供确切方向。
③激光发射,接收装置。
④反射镜,用于将发射的激光束反射到地面。
LIDAR系统的工作原理
激光发射装置按设置好的时间间隔不断发射激光束,激光束打在反射镜上,通过反射镜的左右摆动,将激光束反射到地面上。激光束碰到物体,将发生反射,此时机载接收装置将记录返回信号,即记录一个相应的数据点。激光束在发生反射时,并非一次全部反射。当激光束经多次反射,接收装置将记录多个相应数据点。飞机沿航线飞行,激光发射、接收装置不断采集、记录地面数据点。完成整个区域的数据采集。若设计测区过大,则可采用多次起飞的方式获得整个测区的数据。
LIDAR系统采集的数据能提供的基础产品
①数字高程模型;
②正射影像的生成;
③三维地物矢量识别和提取;
④三维模型
LIDAR技术产品的可应用领域
①生成各种比例尺的地形图;
②各类管线网络的建立和线路设计;
③城市三维模型的建立;
④河流的监控、治理;
⑤地物的识别和提取;
⑥城市管理;
⑦水灾防治等等。
LIDAR技术的生产流程
图 1 生产流程图
流程图说明
LIDAR技术应用于生产,其过程分为三部分,为预处理、后期处理、质量检查。质量检查须两次,分别在预处理、后期处理结束后进行。
预处理
将LIDAR的原始数据进行系统误差改正,坐标系统转换,按要求对数据进行块裁切的过程,过程说明如下:
①检查测区覆盖情况。保证所有航线完全覆盖整个测区,无漏洞,所有数据分布均匀,合理。
②确定系统误差改正参数。是用飞机场区域,沿跑道的往返飞行及垂直跑道的飞行所采集的数据来确定的。用沿跑道往返飞行的数据进行Roll 误差和Pitch 误差改正参数的确定,用垂直跑道飞行的数据确定Variable Scan Angle 误差的改正参数。参数确定后,对所有航线进行角度系统误差改正