实现海图快速更新的可行性探讨

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1、实现海图快速更新的可行性探讨□陈家荣摘要：基于LIDAR的海图更新技术的基本原理、关键技术和测绘优势，对综合运用广东省精化大地水准面成果、广东省连续运行参考站卫星定位综合服务系统（GDCORS）以及数字计算机技术等进行LIDAR数据、影像数据处理，实现海图快速更新的可行性探讨。关键词：海事空巡LIDAR系统机载测量海图更新事故调查21世纪，卫星导航定位、遥感技术在测绘活动中发挥着越来越显著的作用。卫星导航定位技术的发展使空间定位从静态扩展到动态，定位精度大大提高；航空遥感技术的进步提供了快速获取信息的手段，地理信息的现势性不

2、断增强。由于广东沿海区域内难以布置有效控制点等特点，使得通过传统的航测手段很难获得精确的地理信息资料。因此，使用全新的技术手段，对广东沿海进行系统的基础地理信息资料收集，摸清沿海地形地貌的变化，有效地对基础海图进行补充，使其提高准确性、完整性，具有权威性有着特别重要的意义。目前，中国海事（南海海域）的空巡已迈入规范化、制度化阶段，固定翼飞机每月空巡2次，每次飞行约4小时；直升飞机每月空巡6次，每次飞行约3小时。结合海事空巡的时机，利用机载LIDAR测量技术进行海事测绘,实现海图的快速更新已成为可能。1机载LIDAR（LIGH

3、TDETECTIONANDRANGING）简介机载LIDAR（LIGHTDETECTIONANDRANGING）系统是一种主动式对地观测系统，是20世纪90年代初投入使用的一门新兴技术，该系统在三维空间信息的实时获取方面产生了重大突破，为获取高时空分辨率地球空间信息提供了一种全新的技术手段。LIDAR系统集激光测距技术、计算机技术、惯性测量装置（IMU）／DGPS差分定位技术于一体，通过激光雷达传感器发射的激光脉冲经地面发射后被LIDAR系统接收，能直接获取高精度三维地表地形数据，是对传统摄影测量技术的重要技术补充。机载LI

4、DAR系统与其他遥感技术相比具有自动化程度高、受天气影响小、数据生产周期短、精度高等特点，是目前最先进的能实时获取地形表面三维空间信息和影像的航空遥感系统。机载LIDAR系统在国外的发展和应用已有十几年的历史，但是我国在这方面的研究和应用还只是刚刚起步，该系统主要在需要高密度、高精度测量和需要快速反应的应用领域如自然灾害和带状地物监测等方面具有重大作用，在地形测绘、海洋测绘、环境监测、三维城市建模等诸多领域具有广泛的发展前途。目前，LeicaALS50-II机载激光扫描系统是比较成熟的系统之一。2机载LIDAR工作原理在空巡

5、飞机上，将LIDAR系统安装于航空平台上，通过测量飞机的空间位置与姿态，以及飞机对地距离和扫描角度，得出地面扫描点的位置坐标。飞机的空间位置由GPS确定，姿态由惯性测量单元确定，飞机对地距离由激光信号发射与接收时间来确定。由此得出DTM，而接收激光信号强弱则可得到地表分类信息。LIDAR系统强调的实时高精度定位定姿数据技术、LIDAR数据预处理技术以及LIDAR数据与航空摄影数据融合技术是高精度遥感定位综合系统的关键技术，也是系统与传统胶片航摄、数字航摄的差别体现。系统所配备的高精度定位与定向系统（POS／IMU）能够精确测

6、量并记录激光脉冲发射和接收时机载平台瞬时位置和姿态，与地面基准站（连续运行参考站）所采集数据配合进行数据的后处理解算即可获得定位和定向成果。3机载LIDAR系统组成机载LIDAR系统采集原始数据，配合连续运行参考站卫星定位综合服务系统，实现DGPS相位差分测量定位，系统主要由以下三部分组成：（1）激光扫描测距系统：用于测量传感器到地面点的距离；（2）惯性定位及定向系统：获取扫描投影中心的空间位置以及扫描装置主光轴的空间姿态参数；（3）彩色航空数码相机：用于获取对应地面的彩色数码航空影像，可用于制作正射影像。4机载LIDAR系

7、统采用关键技术（1）激光扫描测距系统激光测距技术利用激光单色性好、方向性强、能量高、光束窄等特点，实现高精度的计量和检测，如测量长度、距离、速度、角度等。激光扫描测距技术是随空间点阵扫描技术和激光无发射目标长距离快速测距技术发展而产生的一项新测绘技术。激光扫描仪是LIDAR的核心，主要由激光发射器、接收器、时间间隔测量装置、传动装置等部分组成（见图1）。图1激光扫描仪测距原理示意图（2）惯性定位及定向系统惯性定位及定向系统由两部分组成：①惯性导航系统：自主式的空间基准保持系统，主要是惯性测量装置（IMU），它可以获取机载LI

8、DAR的姿态信息。②DGPS：机载LIDAR采用动态载波相位差分GPS系统，利用连续运行卫星定位服务系统提供的载波相位差分数据进行后差分处理，使其定位精度达到厘米级。IMU与DGPS在功能上进行有效的互补，这样就可以得到高精度的位置、速率和姿态数据，为地面点的三维定位提供高精度的基准。（3