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基于 DEM 的机载 LIDAR 航线设计技术研究
王东亮,万幼川,徐景中,赖旭东
武汉大学遥感信息工程学院,武汉(430079)
E-mail:wddLLL@
摘要:现有的航线设计软件,如国外的 NS4 等,由于设计较早,没有充分考
虑我国的航空摄影标准和 LIDAR 这种新型传感器。针对这一现状,本文参照我国航空摄影
标准中有关相机的部分,深入研究了基于 DEM 的机载 LIDAR 飞行路线设计中的关键技术,
并基于 VC++实现了以上算法。实践表明,这样能够直观地设计出更为合理、准确的飞行路
线,还能少飞行一些航线,从而减少一定成本。
关键词:航空摄影;DEM;LIDAR 航线设计;重叠度
中图分类号:

航线设计是进行,根据面积大小,把测区划分为一定数量的分区,然后分别完成每个分
区、每条航线设计。航线设计的质量好坏直接影响数据采集的效率以及质量。目前,航摄飞
行路线设计软件主要有国外的 NS4 等[1],但这些软件设计较早,没有考虑 LIDAR
这种新型传感器和我国的航空摄影标准。最近,国内《基于 DEM 的航空摄影技术设计方法》
和《基于 DEM 的地理坐标航空影像或其他遥感数据采集的前提工作之一,它主要是依据航
空摄影任务书的内容和要求系下航空摄影技术设计》等文章已经初步开展了关于相机的航线
设计方法研究,并取得了一定成果,但关于 LIDAR 传感器的航线设计还是一片空白。
为此,研发设计基于 DEM 的 LIDAR 传感器飞行路线设计软件,来辅助我国航空摄影
测量发展已迫在眉睫。
DEM 的 LIDAR 飞行路线设计
地形起伏对航带重叠度的影响
在拍摄过程中,由于实际飞行航高与设计航高有差异,传感器可能倾斜,地面亦有起伏,
这些因素都会影响到航带重叠度。随着航空技术的不断提高,前两者已不再是主要问题,但
地形起伏引起的重叠度变化却不容忽视[ 2, 3]。
如图 1 所示,S1 和 S2 为同一条航线上两
个相邻的摄影站,By 为摄影基线,△h 为地面
比测区平均基准面高出的距离,Py 为航带在测
区平均基准面上的旁向重叠长度,Py′为地面
上的实际旁向重叠长度,Ly 为航带在平均基准
面上的长度,Ly′为航带在地面上的实际长度,
图1 地形起伏对重叠度的影响
Py′为地形起伏引起的重叠长度误差。设 qy 为
测区平均基准面上的旁向重叠度,qy′为实际旁向重叠度。
在△S1AC 和△S1BC 中,由三角形相似性得:
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Ly / Ly = (H −∆h) / H = ( py + ∆py ) / py ,于是 py / Ly = ( py + ∆py ) / Ly 。那么,由于
地形起伏所引起的重叠度误差[ 4 ]:
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(∆qy ) ∆h = qy − qy = py / Ly −( py + ∆py ) / Ly = −∆py / Ly ……式(1),由三角形相似得,
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∆py = B / H 平均⋅∆h ,又 B = Ly (1− qy ) ,所以: (∆q y