机载三维激光雷达(LIDAR)测量技术在海西天然气管网测量中的应用.pdf

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1、第3期矿山测量NO．32012年6月MINESURVEYINGJun．20l2doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2012．03．002机载三维激光雷达(LIDAR)测量技术在海西天然气管网测量中的应用赵新华，陈富强(河南省地质测绘总院，河南郑州450006)摘要：文中简要介绍了机载三维激光雷达(LIDAR)测量设备的组成和测量原理；主要论述了机载LI．DAR测量技术在海西天然气管网测量中的应用；最后通过实践总结经验，分析了该技术在测量项目中的优势和发展前景。关键词：LIDAR；管网测量；组成；原理中图分类号：P228．4文献标识码：B文章编号：1001—358

2、X(2012)03—0008—05机载三维激光雷达扫描测量(简称机载LIDAR税簸漱光扫描仪航空数码相枫—LightDetectionandRanger)是一种集激光、全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)三种技术于一身的系统，用于获得数据并生成精确的DEM。本文以海西天然气管网(福州至三明段)测量机载三维激光雷达(LIDAR)技术在1：2000地形成图为例，探索了机载LIDAR技术在大比例尺地形图方面的实际应用情况。1机载LIDAR的组成和测量原理图1机载LIDAR组成1．1机载LIDAR的组成已知的，传播时间即可被转换为对距离的测量。结合激光器的高度，激光扫描角度，从GP

3、S得到的激光机载激光雷达测量系统设备主要包括三大部件：机载激光扫描仪、航空数码相机、定向定位系统器的位置和从INS(InertialNavigationSystem，即惯性POS(包括全球定位系统GPS和惯性导航仪IMU)。导航系统)得到的激光发射方向，就可以准确地计算出每一个地面光斑的坐标x，Y，z。激光束发射的频其中机载激光扫描仪部件采集三维激光点云数据，率可以从每秒几个脉冲到每秒几万个脉冲。举例而测量地形同时记录回波强度及波形；航空数码相机部件拍摄采集航空影像数据；定向定位系统POS部言，一个频率为每秒一万次脉冲的系统，接收器将会在一分钟内记录六十万个点。一般而言，LIDAR系

4、件测量设备在每一瞬间的空间位置与姿态，由GPS确定空间位置，IMU惯导测量仰俯角、侧滚角和航向统的地面光斑间距在2～4m不等。参见图2。角数据。参见图1。2机载LIDAR在海西天然气管网测量中的应用天宝公司的机载激光雷达设备Harrier68i和2．1项目简介Harrier56，主要技术参数配置如表1。1．2机载LIDAR测量原理该项目属于海西天然气管网建设规划的内陆干线管道之一，管道起于福州市连江县，终于三明市，LIDAR系统包括一个单束窄带激光器和一个接途经八个县(市、区)，全长约272km。测区90％以收系统。激光器产生并发射一束光脉冲，打在物体上为高山地，群山连绵，峰峦叠嶂，

5、高差较大，地形复上并反射回来，最终被接收器所接收。接收器准确杂多样，沿线森林覆盖非常密集、植被茂盛，利用常地测量光脉冲从发射到被反射回的传播时间。因为规测量根本无法满足和应对这么复杂的地形条件。光脉冲以光速传播，所以接收器总会在下一个脉冲根据测区实际情况，本工程采取了机载三维激光雷发出之前收到前一个被反射回的脉冲。鉴于光速是8第3期矿山测量2012年6月采用POSPac等软件进行IMU和GPS联合解算，将外双频接收机，采样间隔为18。业采集LIDAR数据、IMU和GPS联合解算、控制联测参考站两点之间间隔不大于50km，起点和终点七参数、参考面数据进行内业处理，内业采用Toppit参

6、考站离线位起点和终点不得大于25km，架设在已等软件进行数据处理，最终得到DEM、DOM、DSM、分有的四等GPS点上，测区已有的控制点可满足本项类点云等成果数据，具体流程参见图3。目的参考站架设。2．5参考面测量测前准备及航飞协调(1)点间距为2m，总点数不少于30个，平面为图根精度，高程为等外水准精度。LIDAR~．地面数据采集外业数据采集(2)为保证数据处理的精度，消除系统误差，在数激地线路的沿线测量部分高程和平面参考数据，本项目参流码光物控每隔约10km做一个参考面。考动影点地数制站站像形(3)高程测量范围是在航飞数据采集范围内，高据点数数数数特采检据据据据测征程参考面要选在

7、比较平整的坚硬地面，旁边无障碍集采采采采点集集集集线物阻挡。(4)平面测量范围航飞数据采集范围内，主要采LIDAR~据处理集路边线和规则的房屋。2．6LIDAR数据处理竺些竺鳖塑II竺些!竺鳖塑Il需要对一些激光数据和影像数据等格式转换和l，赢存储，数据处理技术流程参见图4。2．71：2000线划地形图绘制成果检查验收在绘图前对正射影像和激光点进行匹配检查，图3总体技术路线流程然后根据正射影像图绘制明显的地物。高程注记点2．3LIDAR航空摄影宜选在明显地