激光雷達的概述

激光雷達作為一種航空攝影測量系統，它是集激光掃描儀、全球定位系統(GPS)和慣性導航系統(IMU)、數字攝影系統于一體的攝影測量系統。該系統通過(guò)激光掃描儀的激光測距，獲得激光掃描儀到地面距離的激光點(diǎn)云數據，利用慣性導航測量(IMU)／差分定位(DGPS)技術(shù)來(lái)獲取飛機的瞬時(shí)位置和激光掃描儀的姿態(tài)，高分辨率的數碼相機同時(shí)獲取目標的高分辨率影像。

機載激光LiDAR系統能夠直接獲取地面物體的三維坐標信息，構建高精度的數字地面模型(DTM)，高效制作數字高程模型(DEM)和數字正射影像(DOM)，具有自動(dòng)化程度高、受天氣影響小、數據獲取周期短、精度高等特點(diǎn)，且對植被具有一定的穿透能力無(wú)需布設像控，目前在高速公路、電力選線(xiàn)、石油勘探等領(lǐng)域得到了廣泛應用。

機載激光LiDAR數據應用：如何制作數字線(xiàn)劃圖DLG？

數字線(xiàn)劃圖(DLG)是以點(diǎn)、線(xiàn)、面的形式或地圖特定圖形符號形式表達的地形要素的地理信息矢量數據集。利用機載LiDAR數據制作數字線(xiàn)劃圖DLG時(shí)，使用機載LiDAR數據快速生成數字地面模型和數字正射影像，再使用數字地面模型和數字正射影像快速生成等高線(xiàn)和采集地物矢量數據，然后通過(guò)外業(yè)調繪和內業(yè)數據編輯，制作出數字線(xiàn)劃圖。

機載LiDAR數據制作數字線(xiàn)劃圖DLG的流程

(1)對航攝數據進(jìn)行數據預處理。航測過(guò)程中進(jìn)行了IMU慣性導航測量和GPS的空地聯(lián)測，所以要通過(guò)對GPS數據差分解算，輸出激光航跡和相機航跡以及計算航測坐標到工程坐標的轉換參數，通過(guò)參考面數據對激光點(diǎn)云進(jìn)行參數檢校。

(2)激光點(diǎn)分類(lèi)，主要是靠軟件自動(dòng)分類(lèi)。在對激光數據進(jìn)行預處理后，在專(zhuān)業(yè)軟件中導人激光點(diǎn)數據和航跡數據，設置好參數，然后使用軟件的自動(dòng)分類(lèi)功能對激光點(diǎn)云進(jìn)行分類(lèi)。

(3)正射影像制作，主要是使用分類(lèi)后的激光點(diǎn)輔助原始影像進(jìn)行正射糾正。在導入分類(lèi)好的激光點(diǎn)、相機參數和原始影像，同時(shí)給影像添加完連接點(diǎn)、設置好參數后，對影像進(jìn)行正射糾正，快速生成正射影像。

(4)對分類(lèi)后的激光點(diǎn)對照正射影像進(jìn)行手工優(yōu)化分類(lèi)，然后創(chuàng )建可編輯地面模型。對照地面模型和正射影像，對特征線(xiàn)進(jìn)行采集。通過(guò)在構建的三角網(wǎng)中插入特征線(xiàn)，修改數字地面模型，利用修改后的數字地面模型內插生成等高線(xiàn)，并根據需要的間距自動(dòng)標注高程點(diǎn)，把等高線(xiàn)轉換格式后在MAPGIS圖形編輯器中進(jìn)行編輯。

(5) 在MAPGIS圖形編輯器中，將數字等高線(xiàn)圖與正射影像圖進(jìn)行疊加，生成等高線(xiàn)正射影像圖，然后在等高線(xiàn)正射影像圖中對地物、建筑物、地貌、水系、管線(xiàn)、植被、分類(lèi)界、道路等地物進(jìn)行矢量化，并進(jìn)行編輯，生成初步的線(xiàn)劃地形圖。

(6)利用初步的線(xiàn)劃地形圖到實(shí)地進(jìn)行調繪，調查并編輯地物、建筑物、地貌、水系、管線(xiàn)、植被等的屬性及相關(guān)數據和名稱(chēng)。

(7)調繪完成后，內業(yè)根據外業(yè)調繪成果，對數字線(xiàn)劃圖上的點(diǎn)、線(xiàn)、區及其他圖面元素進(jìn)行編輯，然后按標準進(jìn)行數字地形圖(制圖數據)編輯，提交數字地形圖成果。

制作數字線(xiàn)劃圖DLG過(guò)程中的注意事項

1、數據預處理

數據預處理是數據獲取和內業(yè)作圖的銜接部分，是質(zhì)量保障的重要一環(huán)。數據預處理時(shí)對激光數據要進(jìn)行分塊和重疊剪切，方便作圖。

2、激光點(diǎn)分類(lèi)

激光點(diǎn)分類(lèi)時(shí)，如果需要轉換坐標，則需要在導入激光數據時(shí)輸入坐標轉換參數。參數的設置好壞是在作業(yè)過(guò)程中積累經(jīng)驗、逐步改進(jìn)的。

3、生成正射影像

對快速生成的正射影像進(jìn)行檢查，主要是檢查圖片之間的拼接是否良好，以及正射影像與激光點(diǎn)的確切配準，如果圖片之間的連接不好就檢查連接點(diǎn)直到滿(mǎn)足制圖精度要求。對最終生成的正射影像進(jìn)行自檢，如果不符合制圖精度要求(如變形的橋梁和路面)，對其進(jìn)行修改(在模型中加入斷裂線(xiàn))。

4、手工優(yōu)化激光點(diǎn)

對分類(lèi)過(guò)的激光點(diǎn)進(jìn)行手工優(yōu)化分類(lèi)，是由于激光點(diǎn)自動(dòng)分類(lèi)有它本身的局限性，在地形復雜或者有低植被覆蓋地面的地方，系統無(wú)法利用給定的參數對其精確分類(lèi)，在生成地面模型時(shí)這些地方就不能真實(shí)反映地表信息，利用DTM生成等高線(xiàn)、線(xiàn)劃圖時(shí)，會(huì )影響制圖精度，所以要對照DTM對其進(jìn)行手工編輯。

5、房屋矢量化

房屋的矢量化是在上一步的激光點(diǎn)上跟蹤的，矢量化完畢后，將結果轉換格式導入MAPGIS圖形編輯器中進(jìn)行編輯。在等高線(xiàn)正射影像圖中對地物進(jìn)行矢量化時(shí)，考慮工作效率和編輯修改，最好計劃矢量化的順序。

6、工作執行標準

外業(yè)調繪，要按GB／T7931--2008《1：5001：10001：2000地形圖航空攝影外業(yè)規范》要素類(lèi)進(jìn)行調查和注記。與傳統調繪相比，由于內業(yè)對地物、建筑物、地貌、水系、管線(xiàn)、植被、分類(lèi)界、道路等地物要素的采集，使外業(yè)調繪主要變?yōu)檎{查和注記，減小了工作量，加快了成圖效率。

綜上所述，講述了利用機載LiDAR數據制作數字線(xiàn)劃圖的基本流程以及需要注意的事項。隨著(zhù)攝影測量設備的不斷更新，專(zhuān)業(yè)軟件的功能和算法不斷優(yōu)化完善，使得機載LiDAR技術(shù)更加成熟。

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