激光(guāng)雷達（LiDAR）與攝影(yǐng)測量的(de)應用(yòng)展望

　　在測繪行業内，航空攝影(yǐng)測量技術經過了(le)幾十年的(de)發展曆程，已經形成了(le)完整的(de)系統的(de)産業模式。近年來(lái)，新型的(de)機載激光(guāng)雷達（LiDAR）技術正受到越來(lái)越多(duō)的(de)關注。

　　1．激光(guāng)雷達工作原理(lǐ)及特點

　　1.1激光(guāng)雷達的(de)工作原理(lǐ)

　　激光(guāng)雷達是用(yòng)激光(guāng)器作爲輻射源的(de)雷達，是綜合應用(yòng)了(le)激光(guāng)測距、IMU、GPS技術的(de)快(kuài)速測量系統。

　　由發射機、天線、接收機、跟蹤架及信息處理(lǐ)機等部分(fēn)組成。

　　根據S=c*t原理(lǐ)，通(tōng)過接收機精确記錄激光(guāng)從發射到返回的(de)時(shí)間差，計算(suàn)得(de)到距離，再結合激光(guāng)器的(de)高(gāo)度,激光(guāng)掃描角度，GPS數據和(hé)IMU數據,就可(kě)以準确地計算(suàn)出每一個(gè)地面光(guāng)斑的(de)Ｘ,Ｙ,Ｚ座标。LiDAR系統通(tōng)常還(hái)集成高(gāo)分(fēn)辨率數碼相機，在進行激光(guāng)掃描的(de)同時(shí)，獲取同一區(qū)域的(de)高(gāo)分(fēn)辨率數碼影(yǐng)像。

　　1.2激光(guāng)雷達的(de)技術特點

　　同其他(tā)技術手段相比，機載激光(guāng)雷達技術的(de)優越性主要有：激光(guāng)雷達是“發射-接收一體化(huà)”的(de)主動測量系統，不依賴太陽光(guāng)照(zhào)；激光(guāng)能部分(fēn)穿過植被并反射接收，可(kě)快(kuài)速獲得(de)相對(duì)真實的(de)地物(wù)測量數據；激光(guāng)束幾乎不受霧、雲等氣象條件的(de)影(yǐng)響，幾乎可(kě)以全天候作業；激光(guāng)雷達測量基本不需要地面控制點，具有很強的(de)時(shí)效性；測量數據精度高(gāo)；激光(guāng)點雲數據密集；坐(zuò)标與影(yǐng)像同步；自動化(huà)程度高(gāo)；數據可(kě)利用(yòng)率高(gāo)；相對(duì)成本較低。

　　2.攝影(yǐng)測量原理(lǐ)及特點

　　2.1攝影(yǐng)測量原理(lǐ)

　　攝影(yǐng)測量就是利用(yòng)攝影(yǐng)手段獲取目标物(wù)的(de)影(yǐng)像數據，研究影(yǐng)像的(de)成像規律，對(duì)所獲取影(yǐng)像進行量測、處理(lǐ)、判讀，從中提取目标物(wù)的(de)幾何的(de)或物(wù)理(lǐ)的(de)信息，并用(yòng)圖形、圖像和(hé)數字形式表達測繪成果的(de)學科。它的(de)主要研究内容有：獲取目标物(wù)的(de)影(yǐng)像，對(duì)影(yǐng)像進行處理(lǐ)，将所測得(de)的(de)成果用(yòng)圖形、圖像或數字表示。

　　采用(yòng)膠片作爲存儲介質的(de)模拟式航空攝影(yǐng)測量，其處理(lǐ)數據是灰度影(yǐng)像，主要産品是DTM、DSM、DOM，還(hái)可(kě)以用(yòng)于2D或3D重構，地物(wù)分(fēn)類以及可(kě)視化(huà)(地圖、3D景觀、動畫(huà)和(hé)仿真)。處理(lǐ)航片時(shí)，通(tōng)常先用(yòng)掃描儀将膠片影(yǐng)像數字化(huà)，再進行計算(suàn)機處理(lǐ)。

　　當前航空攝影(yǐng)已進入數字時(shí)代，影(yǐng)像的(de)采集方式多(duō)樣化(huà)，測量系統處理(lǐ)的(de)對(duì)象是數字影(yǐng)像，處理(lǐ)方式相對(duì)靈活，産品形式也(yě)因此大(dà)爲豐富，許多(duō)功能更好的(de)處理(lǐ)算(suàn)法還(hái)在不斷的(de)發展和(hé)完善。

　　2.2 攝影(yǐng)測量的(de)技術特點

　　總的(de)來(lái)說，攝影(yǐng)測量的(de)主要特點有：被動式取光(guāng)成像；精度高(gāo)；地物(wù)影(yǐng)像可(kě)識别率高(gāo)，直接參考性強。模拟式航攝儀：堅固耐用(yòng)，适用(yòng)溫度阈值較寬，性能穩定，故障率低，維護費用(yòng)較低，而且膠片存儲影(yǐng)像具有很好的(de)穩定性；數碼航攝儀：綜合了(le)DGPS/IMU等先進技術，具有較好的(de)正攝效果和(hé)平面精度，可(kě)以大(dà)大(dà)減少外業控制工作量；航攝過程實現了(le)部分(fēn)自動化(huà)管理(lǐ)，操作相對(duì)簡單；航攝數據采用(yòng)硬盤存儲，簡單方便；數據可(kě)利用(yòng)率較高(gāo)。攝影(yǐng)測量的(de)缺點是受天氣條件影(yǐng)響較大(dà)，攝影(yǐng)測量要求很好的(de)光(guāng)線通(tōng)透性，不能有雲、雲影(yǐng)、霧氣，還(hái)要考慮太陽高(gāo)度角變化(huà)造成的(de)地物(wù)陰影(yǐng)影(yǐng)響。

　　3.适用(yòng)性分(fēn)析

　　激光(guāng)雷達技術和(hé)攝影(yǐng)測量技術，各有其獨特優勢，也(yě)各有缺陷。直觀的(de)對(duì)兩者進行性能比較，實際上并不科學，嚴格講二者的(de)測量原理(lǐ)差異甚大(dà)，幾乎沒有可(kě)比性。測量工作中該用(yòng)哪個(gè)，隻能根據具體的(de)任務需求合理(lǐ)權衡。

　　如果工程需要精确測量某區(qū)域的(de)地形起伏，建築高(gāo)程，植被高(gāo)矮等數據，而對(duì)地物(wù)影(yǐng)像要求較低，用(yòng)激光(guāng)雷達測量則能快(kuài)速的(de)高(gāo)質量的(de)完成作業；如果工程要求精确測量地物(wù)輪廓，相互間距，形色并俱，或者要生成實景漫遊等數據，而且對(duì)地物(wù)高(gāo)程精度有一定要求的(de)，則當用(yòng)攝影(yǐng)測量，但同時(shí)必須明(míng)确的(de)是，要考慮攝影(yǐng)測量時(shí)效性稍差的(de)影(yǐng)響因素。

　　4.發展前景展望

　　攝影(yǐng)測量在今後很長(cháng)一段時(shí)間内仍将占據航測領域的(de)主導地位，伴随著(zhe)硬件集成技術和(hé)軟件整合控制技術的(de)飛(fēi)速發展，先進的(de)數碼航攝儀必将推動地圖生産模式的(de)革新。長(cháng)遠(yuǎn)來(lái)看，機載激光(guāng)雷達技術具有更大(dà)的(de)發展潛力，特别是數據處理(lǐ)算(suàn)法以及軟件和(hé)系統的(de)開發方面，還(hái)有許多(duō)發展空間。未來(lái)的(de)發展方向将是多(duō)種高(gāo)端技術的(de)強強聯合，機載激光(guāng)雷達測量系統、高(gāo)端影(yǐng)像掃描系統以及GPS/INS系統的(de)高(gāo)效集成，将促使整個(gè)攝影(yǐng)測量領域飛(fēi)速發展。

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