公路勘測“邂逅”激光(guāng)雷達測量技術

發布日期：2019-05-17 15:51 浏覽量：8311

機載激光(guāng)雷達測量技術是什(shén)麽？

相比傳統的(de)航空攝影(yǐng)測量技術比較分(fēn)析，機載激光(guāng)雷達技術具備獨特的(de)優勢，即自動化(huà)程度高(gāo)、受天氣影(yǐng)響比較小、生産周期較短、精确度較高(gāo)等。

機載激光(guāng)雷達技術是一種綜合利用(yòng)激光(guāng)全球定位系統、慣性導航系統的(de)數據采集技術。主要應用(yòng)到探測地面的(de)三維坐(zuò)标中，以此産生激光(guāng)雷達數據影(yǐng)響，通(tōng)過進行數據處理(lǐ)和(hé)軟件處理(lǐ)，進一步生成地面DEM 模型、等值線圖、DOM 正射影(yǐng)像圖。

機載激光(guāng)雷達測繪技術主要就是把激光(guāng)、全球定位、慣性導航、光(guāng)學技術相結合，利用(yòng)光(guāng)學遙感技術，探測波段，以此有效獲取地面物(wù)體反射能量大(dà)小和(hé)物(wù)體反射波譜的(de)幅度、頻(pín)率、相位等，針對(duì)所獲得(de)的(de)數據信息，及時(shí)處理(lǐ)并定位，據此針對(duì)目标物(wù)體，準确測速和(hé)識别。現階段，我國主要把機載激光(guāng)雷達測繪技術應用(yòng)到數字城(chéng)市規劃、工程建築測量、電力設計勘測選線、線路監測、災害監測、環境監測、林(lín)業種植與規劃等領域。

機載激光(guāng)雷達測量技術在公路勘察設計中的(de)應用(yòng)

1、采集參數選擇

機載激光(guāng)雷達測量具有其自身的(de)獨特參數，即激光(guāng)點間隔、激光(guāng)重疊度、影(yǐng)像地面分(fēn)辨率、飛(fēi)行高(gāo)度等相關參數。激光(guāng)點間隔主要是通(tōng)過平均點間隔距離或點數加以表示，從而對(duì)最終地面點的(de)插值精度有著(zhe)直接影(yǐng)響。在點雲到達一定密度值之後，精度會随著(zhe)後期處理(lǐ)工作量不斷增加，增大(dà)因爲分(fēn)類錯誤所導緻的(de)誤差。切實根據工程相關數據信息，全面防止發生邊緣變形誤差，在後期處理(lǐ)數據時(shí)，剪切掉重疊區(qū)域的(de)激光(guāng)點。

因此，在地形起伏并不大(dà)的(de)情況下(xià)，機載激光(guāng)雷達測量技術航測對(duì)航線旁向的(de)重疊度，需要嚴格控制在 20％-25％之間，隻有這(zhè)樣才能夠滿足使用(yòng)需求。地面分(fēn)辨率和(hé)成圖比例尺息息相關，以此描述像素代表地面的(de)實際距離。飛(fēi)行高(gāo)度設計和(hé)成圖的(de)精确度要求密切相聯系，也(yě)與激光(guāng)設施設備和(hé)測區(qū)地形等相關聯。

所以，在實際工程中，需要對(duì)相關參數進行全面計算(suàn)和(hé)詳細分(fēn)析。并且，随著(zhe)激光(guāng)器校驗技術不斷精确，飛(fēi)行高(gāo)度對(duì)激光(guāng)精度的(de)影(yǐng)響不斷縮小。

2、輔助地面控制測量

激光(guāng)點雲的(de)高(gāo)程精度充分(fēn)發揮著(zhe)重要作用(yòng)，在機載激光(guāng)雷達測量中，一般都會設置與其相合适的(de)地面基站測量，會涉及到地面控制測量的(de)相關因素，其中主要有地面基站精确度、坐(zuò)标轉換、水(shuǐ)準面拟合精度、衛星分(fēn)布情況等。機載激光(guāng)雷達飛(fēi)行時(shí)，與傳統測量比較分(fēn)析，輔助地面基站測量工作強度大(dà)大(dà)降低，但是，技術要求難度會逐漸增加，在測量等級和(hé)精度的(de)時(shí)候，要求非常高(gāo)。

3、 DOM 和(hé) DEM 制作

通(tōng)過 POS 數據信息，計算(suàn)外方位元素、相機參數叠代計算(suàn)、影(yǐng)響鑲嵌、影(yǐng)響和(hé)點雲匹配等，可(kě)以制作數字正射影(yǐng)像圖 DOM。1:2000 的(de) DOM 分(fēn)辨率在 0.2m 以上，能夠滿足公路勘察設計可(kě)行性、初步設計、施工圖紙設計各環節的(de)需求。充分(fēn)合理(lǐ) DOM，對(duì)點雲數據進行分(fēn)類判斷和(hé)地物(wù)提取等，利用(yòng)所獲取的(de)地面點在對(duì)應軟件中，制作出可(kě)以滿足需求的(de)數字地形圖 DEM。

4、數字線劃圖 DLG 繪制

盡管 DEM 和(hé) DOM 能夠滿足三維設計需求，但是此軟件并不能完全滿足生産需要。再加上，主流公路設計軟件，在開展公路設計工作時(shí)，主要通(tōng)過等高(gāo)線，以此爲主的(de)數字線劃圖 DLG。受相幅和(hé)相機限制，Lidar 所獲取的(de)影(yǐng)像不适合通(tōng)過立體測圖的(de)方式獲得(de)大(dà)面積 DLG。

一般來(lái)講，利用(yòng) DEM 自動生成等高(gāo)線和(hé)高(gāo)程點，結合 DOM 進行道路和(hé)排水(shuǐ)等地物(wù)要素的(de)矢量化(huà)。嚴格按照(zhào)野外調繪位置，描繪地下(xià)管線。Lidar 相對(duì)敏感的(de)地面上，電力和(hé)通(tōng)訊線等都可(kě)以從影(yǐng)像上獲取，也(yě)可(kě)以通(tōng)過一定算(suàn)法獲取矢量。

5、斷面采集

在進行公路勘察施工設計階段，橫斷面的(de)測量任務相對(duì)繁雜(zá)。機載激光(guāng)雷達測量技術通(tōng)過詳細劃分(fēn)激光(guāng)點雲，以便于對(duì)植被覆蓋比較密集的(de)區(qū)域，可(kě)以獲取更加精确的(de)DEM，以此有效解決傳統航測技術中所存在的(de)主要問題。充分(fēn)合理(lǐ)利用(yòng)高(gāo)精度 DEM 批量測繪線路上任意點的(de)橫斷面，以此利于實現自動化(huà)，用(yòng)時(shí)比較少，精确較高(gāo)，還(hái)能夠有效避免發生野外測量錯誤狀況。

在激光(guāng)雷達技術支持下(xià)不僅數據成果精度高(gāo)，而且可(kě)降低外業工作強度，尤其是在戈壁荒漠等人(rén)員(yuán)相對(duì)困難到達的(de)地方，能夠大(dà)量的(de)減少人(rén)工成本，同時(shí)又能獲取高(gāo)精度的(de)地形測繪成果，提高(gāo)外業工作效率，通(tōng)過數據比較其成果精度完全滿足相關規範要求。