机载激光雷达数据采集及数据处理.pdf

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1、第27卷第1期长江科学院院报VoI．27No．12010年1月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteJan．2010文章编号：1001—5485(2010)0l一0013—04机载激光雷达数据采集及数据处理张煜，窦延娟，张晓东(1．长江科学院空间信息技术应用研究所，武汉430010；2．武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室，武汉430079)摘要：主要介绍了机载激光雷达从前期数据采集到制作DEM、正射影像的整个数据处理流程，包括数据采集前的准备工作、POS数据处理、原始影像处理、系统误差检校、LAS点云处理、DEM提取、正射影像

2、制作，并且分析了各处理过程中要注意的问题。关键词：机载激光雷达；数据采集；数据处理；DEM；正射影像中图分类号：P231文献标识码：A另外激光雷达很明显的特征就是激光可以穿透植被叶面到达地表，同时获取地面和植被的信息，而且能1机载激光雷达够探测细小目标(如电力线)，获取数据信息丰富，机载激光雷达(AirborneliDar，lightdetection是目前其他技术所不及的。andranging)是一种集激光、全球定位系统和惯性导航系统3种技术于一身的空间测量系统(如图l所2数据采集示)。该系统是将激光扫描仪、GPS接受机、惯性导航系统、数码相机及控制元件等搭载在载体飞机上。2．1数据采

3、集前的准备工作它通过主动向地面发射激光脉冲，接受地面反射回在进行数据采集前需进行多方面周密的准备工来的反射脉冲并同时记录所用时问，从而计算出激作，主要包括申请空域、设计航线、布设地面基准站光扫描仪到地面的距离，结合POS系统测得的位置和选择检校场。和姿态信息可计算出地面点的三维坐标。2．1．1申请空域在执行任何一个航摄任务前必须按规定向有关部门申请空域取得航飞权。在具有航飞权期间选择飞行显最好的天气进行飞行，这样可保证同时拍摄影像的fj薹耋三—l一统质量。2．1．2设计航线在设计航飞路线时，遵循安全、经济、周密、高效的原则，选用专门的航飞设计软件设计飞行路线，如DSS相机Leica的FP

4、ES，IGI的WinMP，Riegl的TrackAir等。激光扫描仪一般设计航线时，参考小比例尺的二维平面地形图，综合考虑测区的地形、地貌、机载激光雷达设备的参IMU底座数(扫描角、扫描频率、相机镜头焦距、相机曝光速度等)、天气条件(云、雾、烟尘、降雨等)、航带宽度、航带重叠度及用户要求的点云密度，最终设计出达到项目精度要求的航线。设计良好的航线在满足精图1机载激光雷达系统度要求的前提下能够节省时间，降低飞行成本。Fig．1AirborneliDarsystem与传统摄影测量相比，激光雷达能够直接获取2．1．3布设地面基准站目标的三维信息，缩短了从数据到有用信息的过程。在测区内布设一定数

5、量的GPS基准站用于动收稿日期：2009．11．05基金项目：长江科学院科研基金项目(YJJ0804)作者简介：张煜(1971)，男，湖北武汉人，工程师，博士，主要从事摄影测量与遥感技术研究，(电话)62775940(电子信箱)zhangyu一1999@hotmail．COIn。14长江科学院院报态GPS定位，一般基站间距为30～50km。根据加影像的外方位元素；芬兰TerraSolid公司的TerraSol—拿大Applanix公司的IN—Fusion技术，基准站间距可id系列软件是目前世界上比较灵活和系统地处理以达到70～100km，将基站构建成SmarBase网解算激光雷达点云的软

6、件，利用TerraScan和TerraModel-GPS数据，可减小大气误差、电离层延迟误差、对流er模块可进行激光点云的处理以及DEM、DSM的提层延迟误差、卫星钟差及轨道差等。如果要采用这取，通过对不同高度的植被进行分类，还可以得到不种方法解算GPS数据，则布设的GPS基准站需将整同高度植被分布区；inpho公司的摄影测量系统Ap·个测区包围，间距以70km为宜。在测区中最好也plicationMaster是欧洲最著名的航空摄影测量与遥布设1～2个基准站，用于数据处理后快速检测已知感处理软件，可全面系统地处理航测遥感、激光、雷点与所测点云的绝对误差。达等数据，应用其中的OrthoMa

7、ster模块可进行全自选择检校场：在采集数据之前或之后都要对设动的严格差分正射处理，能够得到真正射像片；应用备进行检校，一般通过采集、处理检校场数据计算各inpho摄影测量系统中的OrthoVista正射影像镶嵌仪器间精密的偏心分量和安装轴间精密的偏心角，软件可进行大范围影像的快速无缝镶嵌，同时进行从而对整个测区数据进行系统误差纠正，提高精度。不同像片间的匀色处理。其他应用到的软件还有IMU的3个角Heading、Roll、Pitc