机载LIDAR的应用现状及发展趋势

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1、机载LIDAR的应用现状及发展趋势摘要：机载LIDAR是一种应用越來越广泛的对地观测系统，文中简要介绍了机载LIDAR系统及其测量原理，并重点综述了机载LIDAR的应用现状最后对其发展趋势进行了展望。关键词：机载LIDAR系统；原理；应用；趋势一、机载UDAR的技术原理"前言机载激光雷达(LightDetectionAndRanging,LIDAR)是将激光用于冋波测距和定向，并通过位置、径向速度计物体反射特性等信息来识别1=1标。它体现了特殊的发射、扫描、接收和信号处理技术。机载激光雷达技术起源于传统的工程测量屮的激光测距技术，是传统雷达技术与

2、现代激光技术结合的产物，是遥感测量领域的一门新兴技术。自20世纪60年代末世界第一部激光雷达诞生以來，机载激光雷达技术作为一种重要的航空遥感技术，已经被越來越多的学者所关注。迄今为止，机载激光雷达的研究与应用均取得了和当大的进展，虽然机载激光雷达无法完全取代传统的航空摄影测量作业方式，但可以预见，在未来的航空遥感领域，机载激光雷达将成为主流之一。进入90年代，机载激光雷达系统进入实用化阶段，并成为雷达遥感发展的重要方向Z—o机载LIDAR系统是一款高速度、高性能、长距离的航空测量设备，该系统由激光测髙仪、GPS定位装置、IMU(惯性制导仪)和高分

3、辨率数码照相机组成，实习对H标的同步测量。测量数据通过特定方程解算处理，生成高密度激光点云数值，为地形信息的提取提供精确的数据源。具应用已超出传统测量，遥感，以及近景测量所覆盖的范围，成为一种独特的数据获取方式。1.2LIDAR的测量原理与普通光波相比，激光具有方向性好、单色性好、相干性好等特点，不易受大气环境和太阳光线的彩响。使用激光进行距离测量可大大提高了数据采集的可靠性抗干扰能力。当來口激光器的激光射到一个物体的表面时，只要不存在方向反射，总会有一部分光会反射回去，成为回波信号，被系统的接收器所接收，当仪器计算出光由激光器射出返回到接收器的

4、时间为2t后，那么，激光器到反射物体的距离d二光速cXt2在机载激光雷达系统中，利用惯性导航系统获得飞行过程中的3个方位角(屮3K),通过全球定位系统(GPS)获取激光扫描仪中心坐标(xyz),最后利用激光扫描仪获取到激光扫描仪屮心至地而点的距离D,由此可以计算出此刻地面上相应激光点(XYZ)的空间坐标。假设三维空间中一点的坐标已知，求出改点到地面上某一待定点P(XYZ)的向量，则P点的坐标就可以由加得到。其中点为遥感器的投影中心，其坐标可利用动态差分GPS求出，向量的模是由激光测距系统测泄的机载激光测距仪的投影中心到地面激光脚点间的距离，姿态

5、参数可以利用高精度姿态测量装置(INS)进行测量获得的。利用机载LIDAR系统进行测高作业，根据不同的航高作业，根据不同的航高,其平而精度可以达到0.15至1米，高程精度可达10cm至30cm,地而分辨率甚至可达到厘米级。可以说，机载LIDAR系统是为综合航射影像和空中数据定位二设计的新技术手段，它能为测绘工程、数字地图和GIS应用快速提供精确的空间处标信息和三维模型信息。二、机载LIDAR的应用现状机载LIDAR一高精度、高分辨率、高口动化且高效率的优势，已成为世界各国进行大面积数值地表数据测制的重要主流与趋势，其多重反射的特性,可同时获取地面

6、及其覆盖物（植被、电力线等）的精确三维坐标，而透水激光雷达系统更可穿透水体而量测水底的地形起伏。其获取的高精度高分辨率DEM,可作为土地利用、工程建设规划、都市计划管理，河海地形、潮间带、集水区、山坡检测，地理信息系统、防灾、矿业、农业、林业、公共管理线等方面数值化、自动化等应用基础。1＞数字城市应用在数字化程度越来越高的今天，基于二维城市形象系统已经不能满足形象时代的要求，将三维空间形象完整呈现已经成为发展的必然，也是“数字地球”的要求。因此，对快速获取三维空间数据，模拟和再现现实生活提出了更高的要求。LIDAR系统在城市中更能体现其不受航高、

7、阴影遮挡等限制的优势，能够快速采集三维空间数据和影像，房屋建模速度快，高程精度高，纹理映射自动化程度高，能够满足分析与测量的需求，广泛用于城市规划的大比例尺地形图获取。2、工程建筑测量机载激光雷达测量能够为道路工程及其他建筑项目提供准确的高程数据。机载激光雷达生成的DEM结合GIS及CAD软件，可以是设计人员模拟各种方案以选择出最佳路线或最好位置。对于施工钱的原始预测，DEM结合正射影像可以为工程设计人员提供他们所需的大量地形和测量信息。3、电力设计勘测选线和线路监测应用。在进行电力线路设计时，通过LIDAR数据可以了解整个线路设计区域内的地形和

8、地物要素的情况。4、灾害监测与环境监测利用机载LIDAR产生的DEM,水文学家可以预测洪水的范I韦I,制定灾难减轻方案以及补救措施。典型