激光(guāng)LIDAR 航測技術應用(yòng)在河(hé)道測繪

發布日期：2019-07-03 00:00 浏覽量：9199

機載激光(guāng)LIDAR數據被廣泛應用(yòng)于地形測繪、農林(lín)業、電力行業、公路勘察設計、海岸工程、數字城(chéng)市等各個(gè)領域。今日我們就說說激光(guāng)LIDAR 航測技術在河(hé)道測繪方面的(de)發揮的(de)功效。

一、數據獲取

數據獲取技術其中關鍵技術有包括航線設計、點雲檢校、差分(fēn)解算(suàn)、質量檢查等工作。

（１）激光(guāng)LIDAR 設備

爲了(le)滿足測區(qū)的(de)采集要求和(hé)工期進度，綜合考慮飛(fēi)機布局、航速、航高(gāo)、設備安裝及安全性能，并結合國内航飛(fēi)資源情況,選擇機型搭載激光(guāng)LIDAR 航攝儀。

（２）航線敷設

按照(zhào)測區(qū)範圍的(de)不規則窄長(cháng)形帶狀區(qū)域，采用(yòng)沿河(hé)流方向的(de)方式制作航線敷設計劃，盡量減少冗餘飛(fēi)行範圍。

（３）航攝數據質量檢查

數據獲取結束後，從數據文件、POS數據質量、基站數據質量、點雲數據質量、影(yǐng)像數據質量５個(gè)方面進行檢查。其中，點雲數據質量的(de)檢查項包括航帶重疊、點雲覆蓋度、同架次不同航帶拼接限差、不同架次不同航帶拼接誤差、點雲數據密度、點雲精度。

二、數據處理(lǐ)

基于LiDAR數據制作DEM主要流程包括：航攝數據收集和(hé)檢查、數據分(fēn)塊、航帶重疊區(qū)處理(lǐ)、坐(zuò)标轉換、DEM制作。

（１）點雲濾波

利用(yòng)機載LiDAR數據處理(lǐ)軟件，采用(yòng)算(suàn)法對(duì)激光(guāng)點雲數據進行過濾，将植被、建築物(wù)、電力設施等地物(wù)數據分(fēn)類成非地面點數據，将地表數據分(fēn)類爲地面點，從而實現點雲的(de)自動濾波。

２）坐(zuò)标轉換

機載LiDAR獲取的(de)數據爲WGS-84坐(zuò)标，成果坐(zuò)标系統爲北(běi)京地方坐(zuò)标系，需要進行坐(zuò)标轉換。基于坐(zuò)标轉換模型和(hé)似大(dà)地水(shuǐ)準面精化(huà)成果，将接邊後的(de)點雲數據轉換到北(běi)京地方坐(zuò)标系。

（３）DEM制作

利用(yòng)編輯後的(de)地面層數據和(hé)特征線數據，構建不規則三角網。将TIN按規定的(de)格網尺寸進行内插，形成規則格網的(de)DEM。

（４）DEM質量檢查

對(duì)DEM的(de)檢查内容包括：空間參考系、位置精度、邏輯一緻性、時(shí)間精度、栅格質量等。其中，精度統計采用(yòng)外業RTK實測地面點與DEM内插點高(gāo)程比較，統計DEM高(gāo)程中誤差。

河(hé)道測繪中的(de)難點

傳統DLG制作，所有要素的(de)采集均是采用(yòng)立體采集結合外業調繪的(de)方式，然而，水(shuǐ)利規劃設計對(duì)高(gāo)程要素格外重視。精度方面，高(gāo)程點精度需達到激光(guāng)LIDAR 數據的(de)精度，密度方面，全部坡坎應首尾控制、每隔３－５cm有一高(gāo)程注記點，河(hé)道坡腳按照(zhào)圖上距離３cm标注高(gāo)程，灌渠内按３－５cm中提取高(gāo)程。同時(shí)，等高(gāo)線信息需與機載激光(guāng)LIDAR 所生成的(de)DEM保持一緻。針對(duì)高(gāo)程要素方面的(de)需求，設計了(le)基于LiDAR數據的(de)等高(gāo)線生成和(hé)高(gāo)程點提取方法。

基于LiDAR的(de)等高(gāo)線生成方法，其關鍵步驟爲：

（１）從分(fēn)類後點雲的(de)地面點層中，顧及點間距和(hé)地形特征，提取地形特征

（２）由地形特征點提取等高(gāo)線；

（３）光(guāng)滑提取的(de)等高(gāo)線；

（４）人(rén)工對(duì)特殊等高(gāo)線進行編輯完善。

基于LiDAR的(de)高(gāo)程點提取，根據需求将其劃分(fēn)爲兩類，第一類是沿線等間距高(gāo)程點提取，第二類是零散高(gāo)程點提取。

其中，第一類的(de)方法是：

（１）沿目标地物(wù)畫(huà)折線；

（２）簡化(huà)折線，去掉冗餘的(de)折點；

（３）等間距加密折線；

（４）提取折點平面位置；

（５）利用(yòng)最近鄰算(suàn)法，從點雲地面層中提取高(gāo)程點。

第二類零散高(gāo)程的(de)提取：

（１）人(rén)工确定帶提取的(de)高(gāo)程點平面位置；

（２）利用(yòng)最近鄰算(suàn)法，從點雲地面層中依據最近鄰算(suàn)法提取高(gāo)程點。

三、項目成果應用(yòng)

在獲取機載激光(guāng)LIDAR 的(de)過程中，同時(shí)獲取了(le)影(yǐng)像數據。最終，本項目獲得(de)三種基礎測繪産品，即數字高(gāo)程模型、數字正射影(yǐng)像和(hé)數字線劃圖，在此基礎上，突破傳統二維地圖的(de)限制，收集、整合、挖掘永定河(hé)及其周邊的(de)三維信息，基于三維軟件平台，采用(yòng)地理(lǐ)信息系統技術實現三維場(chǎng)景搭建，對(duì)河(hé)道整體概貌實現立體化(huà)展現，共同爲水(shuǐ)利規劃、河(hé)道建設與運營提供可(kě)持續發展的(de)信息化(huà)服務。

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