激光雷達（LiDAR）與攝影測量的應用展望

　　在測繪行業(yè)內，航空攝影測量技術(shù)經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展歷程，已經(jīng)形成了完整的系統的產(chǎn)業(yè)模式。近年來(lái)，新型的機載激光雷達（LiDAR）技術(shù)正受到越來(lái)越多的關(guān)注。

　　1．激光雷達工作原理及特點(diǎn)

　　1.1激光雷達的工作原理

　　激光雷達是用激光器作為輻射源的雷達，是綜合應用了激光測距、IMU、GPS技術(shù)的快速測量系統。

　　由發(fā)射機、天線(xiàn)、接收機、跟蹤架及信息處理機等部分組成。

　　根據S=c*t原理，通過(guò)接收機精確記錄激光從發(fā)射到返回的時(shí)間差，計算得到距離，再結合激光器的高度,激光掃描角度，GPS數據和IMU數據,就可以準確地計算出每一個(gè)地面光斑的Ｘ,Ｙ,Ｚ座標。LiDAR系統通常還集成高分辨率數碼相機，在進(jìn)行激光掃描的同時(shí)，獲取同一區域的高分辨率數碼影像。

　　1.2激光雷達的技術(shù)特點(diǎn)

　　同其他技術(shù)手段相比，機載激光雷達技術(shù)的優(yōu)越性主要有：激光雷達是“發(fā)射-接收一體化”的主動(dòng)測量系統，不依賴(lài)太陽(yáng)光照；激光能部分穿過(guò)植被并反射接收，可快速獲得相對真實(shí)的地物測量數據；激光束幾乎不受霧、云等氣象條件的影響，幾乎可以全天候作業(yè)；激光雷達測量基本不需要地面控制點(diǎn)，具有很強的時(shí)效性；測量數據精度高；激光點(diǎn)云數據密集；坐標與影像同步；自動(dòng)化程度高；數據可利用率高；相對成本較低。

　　2.攝影測量原理及特點(diǎn)

　　2.1攝影測量原理

　　攝影測量就是利用攝影手段獲取目標物的影像數據，研究影像的成像規律，對所獲取影像進(jìn)行量測、處理、判讀，從中提取目標物的幾何的或物理的信息，并用圖形、圖像和數字形式表達測繪成果的學(xué)科。它的主要研究?jì)热萦校韩@取目標物的影像，對影像進(jìn)行處理，將所測得的成果用圖形、圖像或數字表示。

　　采用膠片作為存儲介質(zhì)的模擬式航空攝影測量，其處理數據是灰度影像，主要產(chǎn)品是DTM、DSM、DOM，還可以用于2D或3D重構，地物分類(lèi)以及可視化(地圖、3D景觀(guān)、動(dòng)畫(huà)和仿真)。處理航片時(shí)，通常先用掃描儀將膠片影像數字化，再進(jìn)行計算機處理。

　　當前航空攝影已進(jìn)入數字時(shí)代，影像的采集方式多樣化，測量系統處理的對象是數字影像，處理方式相對靈活，產(chǎn)品形式也因此大為豐富，許多功能更好的處理算法還在不斷的發(fā)展和完善。

　　2.2 攝影測量的技術(shù)特點(diǎn)

　　總的來(lái)說(shuō)，攝影測量的主要特點(diǎn)有：被動(dòng)式取光成像；精度高；地物影像可識別率高，直接參考性強。模擬式航攝儀：堅固耐用，適用溫度閾值較寬，性能穩定，故障率低，維護費用較低，而且膠片存儲影像具有很好的穩定性；數碼航攝儀：綜合了DGPS/IMU等先進(jìn)技術(shù)，具有較好的正攝效果和平面精度，可以大大減少外業(yè)控制工作量；航攝過(guò)程實(shí)現了部分自動(dòng)化管理，操作相對簡(jiǎn)單；航攝數據采用硬盤(pán)存儲，簡(jiǎn)單方便；數據可利用率較高。攝影測量的缺點(diǎn)是受天氣條件影響較大，攝影測量要求很好的光線(xiàn)通透性，不能有云、云影、霧氣，還要考慮太陽(yáng)高度角變化造成的地物陰影影響。

　　3.適用性分析

　　激光雷達技術(shù)和攝影測量技術(shù)，各有其獨特優(yōu)勢，也各有缺陷。直觀(guān)的對兩者進(jìn)行性能比較，實(shí)際上并不科學(xué)，嚴格講二者的測量原理差異甚大，幾乎沒(méi)有可比性。測量工作中該用哪個(gè)，只能根據具體的任務(wù)需求合理權衡。

　　如果工程需要精確測量某區域的地形起伏，建筑高程，植被高矮等數據，而對地物影像要求較低，用激光雷達測量則能快速的高質(zhì)量的完成作業(yè)；如果工程要求精確測量地物輪廓，相互間距，形色并俱，或者要生成實(shí)景漫游等數據，而且對地物高程精度有一定要求的，則當用攝影測量，但同時(shí)必須明確的是，要考慮攝影測量時(shí)效性稍差的影響因素。

　　4.發(fā)展前景展望

　　攝影測量在今后很長(cháng)一段時(shí)間內仍將占據航測領(lǐng)域的主導地位，伴隨著(zhù)硬件集成技術(shù)和軟件整合控制技術(shù)的飛速發(fā)展，先進(jìn)的數碼航攝儀必將推動(dòng)地圖生產(chǎn)模式的革新。長(cháng)遠來(lái)看，機載激光雷達技術(shù)具有更大的發(fā)展潛力，特別是數據處理算法以及軟件和系統的開(kāi)發(fā)方面，還有許多發(fā)展空間。未來(lái)的發(fā)展方向將是多種高端技術(shù)的強強聯(lián)合，機載激光雷達測量系統、高端影像掃描系統以及GPS/INS系統的高效集成，將促使整個(gè)攝影測量領(lǐng)域飛速發(fā)展。

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