机载lidar系统在公路断面测量中应用和精度研究

《机载lidar系统在公路断面测量中应用和精度研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、机载LIDAR系统在公路断面测量中应用和精度研究　　摘要:机载LIDAR技术的发展为获取高时空分辨率的地球空间信息提供了全新的技术手段，使人们从传统的单点数据摄取变为连续自动数据获取，提高了观测的精度和速度，能够快速地摄取精确的高分辨率的数字地面模型以及地面物体的三维坐标，进而获取地表物体的垂直结构形态，同时配合地物的影像或红外成像结果，增强对地物的认识和识别能力，在公路测量测绘等领域具有广阔的发展前景和应用需求。关键词：机载LIDAR系统；公路断面测量；精度Abstract:AirborneLIDARtechnologytoobtainhighspatialandtemporalresol

2、utionofgeo-spatialinformationprovidesanewtechnicalmeans,sothatpeoplefromthetraditionalsingle-pointdataingestbecomescontinuousautomaticdataacquisition,improveaccuracyandspeedofobservation,canintakeoffastaccurateandhigh-resolutiondigitalterrainmodelofthethree-dimensionalcoordinatesofobjectsonthegroun

3、d,andthengroundtoobtainavertical11structureoftheobjectshape,inconjunctionwiththefeatureoftheimageorinfraredimagingresult,enhancetheawarenessandtheabilitytoidentifythefeatureintheHighwaySurveyingmappingandotherareashasbroadprospectsfordevelopmentandapplicationrequirements.Keywords:airborneLIDARsyste

4、m;roadcross-sectionmeasurement;accuracy中图分类号：TH161文献标识码：文章编号：一引言机载激光扫描测量技术是激光测距技术、计算机技术、高精度动态载体姿态测量技术(INS)和高精度动态GPS差分定位技术迅速发展的集中体现。激光测距技术在传统的常规测量中就扮演着非常重要的角色，从最初的有反射棱镜的测距仪系统发展到如今无合作目标的激光测距系统；GPS定位技术的出现彻底解决了海陆空的定位问题，INS和GPS的集成为确定高动态载体的姿态成为可能。以上几种技术的成熟运用及相关技术的发展为整个系统的集成奠定了技术基础，机载激光扫描测量实际上已经代表了对地观测领域一

5、个新的发展方向。整个系统比较复杂，就数据获取的方式来讲更像大地测量系统(通过测边、测角进行定位)，就数据后处理的方式来讲却更像摄影测量系统，包括地物的提取，建筑物三维重建等。11二机载LIDAR系统的基本原理、特点和作业流程2.1机载LIDAR系统的测量原理机载激光雷达测量对地定位属于几何定位。激光脉冲测距仪通过记录激光脉冲从发射经地面目标物反射到接收的时间延迟，精确测定发射点到地面激光点的斜距；惯性导航系统(INS)测定飞行器在空间的姿态参数：倾滚角、倾斜角和航向角；GPS提供飞行器精确位置信息。在数据处理中，联合以上数据即可求出每个激光脚点的精确三维空间直角坐标(X，Y，Z)。若空间有一

6、向量S，其模为S，方向为(，，)，如能测出该向量起点的坐标(，，)，则该向量的另一端点P的坐标(X，Y，Z)可以唯一确定。对于机载LIDAR系统来说，起点为遥感器光学系统的投影中心，其坐标(，，)可利用动态差分GPS求出；向量的模S是由激光测距系统测定的机载激光测距仪测量投影中心到地面激光点间的距离，姿态参数帆(，，)可以利用高精度姿态量测装置测量获得。那么待测点的三维坐标(，，)为：，，(1)其中：，，。机载LIDAR技术的基本特点11机载激光雷达测量系统在生产流程和成果资料与常规测量相比，有着质的差别，其特点主要有：1．高精度。绝对精度高程≤10cm，水平位置≤20cm。2．高密集。高密

7、集的点云数据能够真实反映地形地貌。平均每平方米激光点个数1～2个。并且可以应用激光进行测高，大大提高了地面高程的精度，尤其在树林比较密集的地方，跟传统摄影测量相比，具有无法比拟的优点，传统航测测不到的树下地面高程，但激光点可以测量到植被以下的地面，其生成的地面模型精度在平坦地区可以达到0.2m左右，在山地可以达到0.5m左右。根据原始激光点数据可以直接绘制满足公路设计精度要求的纵、横断面。3．高效率。飞行数据