激光(guāng)雷達航測技術效力高(gāo)速公路勘測

發布日期：2019-07-01 00:00 浏覽量：9260

我國交通(tōng)建設的(de)不斷發展，傳統測量方法依靠地形圖内容，已經無法精确的(de)描繪複雜(zá)山區(qū)地形地貌的(de)細節，精度大(dà)大(dà)降低，這(zhè)給測繪工作帶來(lái)諸多(duō)不便。可(kě)喜的(de)是激光(guāng)雷達航測技術出現爲此提供了(le)一個(gè)絕佳的(de)測繪手段，激光(guāng)雷達測量技術爲獲取高(gāo)時(shí)空分(fēn)辨率地球空間信息提供了(le)一個(gè)精确的(de)技術手段。

機載激光(guāng)雷達技術高(gāo)度集成了(le)傳統的(de)單一線劃圖和(hé)DEM、DOM等衛星影(yǐng)像圖，實現了(le)各專業資料和(hé)作用(yòng)的(de)協同共享一。目前激光(guāng)雷達技術已經廣泛應用(yòng)于地信測圖、公路線路斷面測量中，在測量精度、測量速度以及測量成本中都具備較大(dà)的(de)優勢。國内目前一些項目建設中采用(yòng)機載激光(guāng)雷達測系統應用(yòng)于高(gāo)速公路建設項目中，并取得(de)了(le)較好的(de)社會效應。

機載LiDAR系統應用(yòng)

LiDAR數據是通(tōng)過采集目标體反射回的(de)激光(guāng)束來(lái)實現信号的(de)采集。機載激光(guāng)雷達是利用(yòng)航空飛(fēi)行設備攜帶激光(guāng)雷達航攝系統采集數據的(de)，因此需要選定合适的(de)飛(fēi)行平台以及飛(fēi)行參數和(hé)飛(fēi)行方案等。

由于山區(qū)的(de)高(gāo)速公裏地形複雜(zá)，在運用(yòng)激光(guāng)雷達航測技術進行數據獲取時(shí)，需要關注系統的(de)指标，如發散度、回波數、飛(fēi)行高(gāo)度、平面精度與高(gāo)程精度、波長(cháng)選擇、脈沖重複頻(pín)率、功率、掃描方式、最大(dà)掃描角。

具體根據山區(qū)地形特點，針對(duì)地勢起伏坡度較大(dà)、植被覆蓋率和(hé)相對(duì)坡度較高(gāo)的(de)特點，易采用(yòng)飛(fēi)行高(gāo)度較高(gāo)、發散度較小、回撥數較多(duō)、高(gāo)程精度高(gāo)的(de)大(dà)功率Li DAR設備，同時(shí)爲獲得(de)較高(gāo)的(de)點雲密度，設備采用(yòng)較高(gāo)的(de)重複周期運行。

進行航線設計時(shí)，需從項目要求出發首先确定點雲密度二保證地形表達的(de)精細程度，針對(duì)每天航線設計航飛(fēi)的(de)時(shí)間，以達有效避免産生較大(dà)的(de)高(gāo)精度漂移誤差。另外，還(hái)行按照(zhào)地形特點的(de)不同，對(duì)地面高(gāo)差較大(dà)的(de)山區(qū)，采用(yòng)分(fēn)區(qū)飛(fēi)行，這(zhè)樣在保證點雲密度均勻性的(de)同時(shí)，保證了(le)最終程度的(de)精度。飛(fēi)燕遙感最新引進的(de)激光(guāng)雷達航攝設備在多(duō)次的(de)航測任務中，體現出了(le)高(gāo)差大(dà)地區(qū)獲取高(gāo)密度點雲密度的(de)優勢，用(yòng)實際的(de)行動證明(míng)了(le)激光(guāng)雷達航測技術的(de)測量精确性。

機載LiDAR數據處理(lǐ)

機載LiDAR數據處理(lǐ)從數據處理(lǐ)，數據後處理(lǐ)到數據成果制作。

數據預處理(lǐ)是将獲得(de)的(de)機載動态的(de)GPS數據、基站靜态GPS數據以及攝影(yǐng)姿态數據進行組合計算(suàn)處理(lǐ)，提高(gāo)GPs數據精度，并利用(yòng)IMu和(hé)GPs解算(suàn)法則，縮小定位和(hé)測姿誤差，提高(gāo)數據測量精度。

Li DAR數據采用(yòng)的(de)是離散型的(de)密集三維坐(zuò)标點，數據的(de)高(gāo)效快(kuài)速分(fēn)類處理(lǐ)至關重要。目前，LiDAR數據處理(lǐ)主要采用(yòng)濾波分(fēn)類技術。

數據成果制作:數字高(gāo)程模型(DEM)爲一定平面的(de)平面坐(zuò)标和(hé)高(gāo)程坐(zuò)标的(de)數據集，能在不同細節層次上表達出公路地貌形态。采用(yòng)小采樣間隔的(de)DEM進行地形地貌的(de)精細化(huà)表達，采用(yòng)較大(dà)采樣間隔DEM滿足大(dà)範圍地形地貌表達。對(duì)于Li DAR點雲提取地形點密度較大(dà)，因而容易造成很大(dà)的(de)數據冗餘的(de)問題，可(kě)通(tōng)過提取關鍵點信息來(lái)生成DEM，根據DEM需求設置地形關鍵點的(de)提取間隔和(hé)容差參數來(lái)保證DEM精确度和(hé)精細度。

飛(fēi)燕數據成果DEM局部.jpg

飛(fēi)燕遙感數據成果DEM

激光(guāng)雷達航測技術應用(yòng)于高(gāo)速公路勘測

某航攝項目針對(duì)A高(gāo)速公路進行勘測，沿線主要以山嶺和(hé)戈壁爲主，相對(duì)高(gāo)差達l 500 m，山陡溝深，高(gāo)差較大(dà)，同時(shí)，測區(qū)内國家高(gāo)等級水(shuǐ)準點可(kě)利用(yòng)的(de)僅存在8個(gè)，水(shuǐ)準點數量嚴重不足，加之冬季寒冷(lěng)多(duō)雪(xuě)，導緻水(shuǐ)準測量實施異常困難。

爲實現對(duì)這(zhè)類地形的(de)高(gāo)速路段的(de)勘測設計，項目組拟分(fēn)兩個(gè)階段進行測量，首先按照(zhào)四等GPs布設控制網，滿足機載激光(guāng)數據采集地面基站要求，仍然根據《公路勘測規範》完成點位布設和(hé)觀測；針對(duì)高(gāo)程差較大(dà)問題，根據高(gāo)差不同，采用(yòng)分(fēn)區(qū)設計飛(fēi)行區(qū)的(de)方法，分(fēn)區(qū)間重疊10％來(lái)校正飛(fēi)行數據。

執行項目采用(yòng)LiDAR系統進行勘察設計，數據采集覆蓋路線中心以及周邊300 m範圍，DEM高(gāo)差誤差≤±0．5 m，DOM像素地面分(fēn)辨率0．2 m。線路地形圖滿足設計規程和(hé)國标要求。

數據處理(lǐ)

GPs解算(suàn)以天爲時(shí)間單位進行解算(suàn)，利用(yòng)高(gāo)精度cPs解算(suàn)軟件得(de)到焊線區(qū)域均在0．2 m範圍内，将IMU飛(fēi)行姿态數據錄入系統，通(tōng)過IMu／DGPS

聯合處理(lǐ)獲得(de)機載IMu航迹線，通(tōng)過軟件處理(lǐ)得(de)到每個(gè)激光(guāng)點空間坐(zuò)标。外業數據采集完畢，對(duì)基線向量進行驗算(suàn)，剔除接收質量較差時(shí)間段數據。

數據應用(yòng)效果

設計單位受到機載激光(guāng)雷達系統輸出的(de)正射影(yǐng)像和(hé)等高(gāo)線信息，将資料進行紙上定線，經過現場(chǎng)對(duì)比，提供的(de)正射影(yǐng)圖像影(yǐng)像清晰，成圖質量高(gāo)，因而，經過圖上定線減少了(le)外出作業工作量，提供了(le)高(gāo)質量的(de)路線方案選擇平台。

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