高(gāo)精度測繪産品輸氣管線首選機載 Lidar 技術

發布日期：2019-04-18 15:47 浏覽量：8264

Lidar技術在空間信息技術快(kuài)速發展的(de)趨勢下(xià)，成爲航天、航空領域最具有代表性的(de)測繪技術之一。Lidar技術是一種全新的(de)數據獲取手段，是繼 GPS 空間定位系統之後又一項測繪技術的(de)新突破。以飛(fēi)行平台爲載體，通(tōng)過發射激光(guāng)對(duì)地面進行掃描，連續自動記錄目标的(de)形态、位置和(hé)反射強度等數據，獲取地面的(de)三維信息以及目标的(de)狀态和(hé)特性等遙感數據，并深入加工得(de)到所需空間的(de)信息。

随著(zhe)機載Lidar技術受到越來(lái)越多(duō)人(rén)的(de)重視，其各行業領域的(de)應用(yòng)也(yě)非常之廣，如測繪、林(lín)業、水(shuǐ)利、海洋、電力、數字城(chéng)市等。今日我們就來(lái)說說在輸氣管線工程中機載Lidar的(de)應用(yòng)。

航攝項目要求是1:2000的(de)比例尺3D産品，由于對(duì)DEM的(de)精度要求較高(gāo)，常規的(de)航空攝影(yǐng)測量很難滿足精度要求，達不到客戶的(de)要求，最後使用(yòng)機載Lidar技術生産 DEM,采用(yòng)了(le)國際上最先進的(de)Riegal機載激光(guāng)雷達系統獲取影(yǐng)像數據及點雲數據。

整個(gè)攝區(qū)所處的(de)範圍呈帶狀分(fēn)布，南(nán)北(běi)走向，北(běi)低南(nán)高(gāo)，最低處海拔約 20 m，最高(gāo)處約 900 m。線路所經地區(qū)北(běi)部地形以平原微丘爲主，南(nán)部以山地爲主，植被發達。

1、獲取點雲數據

航線設計以滿足影(yǐng)像獲取及點雲密度爲基準。航攝飛(fēi)行完成後，首先通(tōng)過軟件對(duì)精密星曆及鐘(zhōng)差文件進行差分(fēn)解算(suàn)，得(de)出航迹文件。在軟件中導入航迹文件，結合激光(guāng)測距數據( SDF 數據)對(duì)原始點雲數據進行解碼處理(lǐ)。最後通(tōng)過控制點構成控制面對(duì)測區(qū)進行航帶校正等處理(lǐ)輸出點雲( LAS) 以及影(yǐng)像數據。

2、點雲精度檢測

精度檢測即 LAS 點雲與地面檢校點之間的(de)點雲絕對(duì)精度的(de)檢查。點雲精度檢測以全野外方式獲取的(de)地面點作爲檢測點，分(fēn)别在 A、B、C、D 區(qū)進行了(le)精度檢測，檢測點位置多(duō)位于硬化(huà)路面。檢測時(shí)，以檢測點爲中心，将搜索半徑範圍内的(de)點雲數據拟合構面，檢測點高(gāo)程與該點在面上的(de)投影(yǐng)位置高(gāo)程進行比較，以獲得(de)的(de)差值進行精度統計。

經過内業點雲成果檢查，平均點雲密度爲大(dà)于等于 1 個(gè)/m2。量取外業檢測高(gāo)程點 563 個(gè)，高(gāo)程中誤差爲 0． 051 3 m，符合表 1 要求，滿足任務需要。

3、加密精度

根據測區(qū)帶狀分(fēn)布的(de)特點，要求在構架航帶連接處必須布設像控點，且盡量公用(yòng)，其餘按照(zhào) 2 條航帶 20 條基線布設。全區(qū)共布設像控點 467 個(gè)，全部爲平高(gāo)點。根據獲取的(de)控制點成果，采用(yòng)全數字攝影(yǐng)測量工作站 SSK 自動空三加密模塊通(tōng)過光(guāng)束法區(qū)域網平差得(de)到加密點成果。結合慣導精度及外業布點情況，本測區(qū)分(fēn)爲 3 個(gè)加密分(fēn)區(qū)。

加密分(fēn)區(qū).png

( 1) 相對(duì)定向精度

采用(yòng)全數字攝影(yǐng)測量工作站 SSK 自動空三加密模塊和(hé)人(rén)工選點相結合的(de)方法進行模型連接。各加密分(fēn)區(qū)連接點上下(xià)視差中誤差，各區(qū)精度均優于 1． 7 μm 的(de)精度要求。

(2) 絕對(duì)定向精度

絕對(duì)定向即把像控點通(tōng)過光(guāng)束法區(qū)域網進行平差。平差時(shí)選取适量的(de)像控點作爲檢查點，用(yòng)以評價空三加密的(de)精度。

成圖精度

本測區(qū)對(duì) DLG 平面位置中誤差、高(gāo)程注記點對(duì)附近野外高(gāo)程控制點的(de)高(gāo)程中誤差、DEM 高(gāo)程精度以及 DOM 平面精度進行了(le)精度統計，均滿足規範要求］，其中 DEM 精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優于要求指标。

綜上所述，機載 Lidar 點雲結合航空攝影(yǐng)測量生産“3D”産品，不僅工期短效率高(gāo)，而且高(gāo)程精度優于常規航空攝影(yǐng)測量，尤其對(duì)于高(gāo)植被覆蓋區(qū)，激光(guāng)能穿透植被遮擋獲取地表點雲，從而生成高(gāo)精度的(de) DEM 産品。建議(yì)輸氣管線、鐵路、公路等要求高(gāo)精度測繪産品的(de)設計施工領域應首先考慮利用(yòng)機載 Lidar 技術，但點雲密度決定 DEM 的(de)精度，也(yě)影(yǐng)響飛(fēi)行成本及後期工作量。因此，應根據項目要求确定合理(lǐ)的(de)生産工藝以減少資源浪費。