激光雷達航測技術(shù)效力高速公路勘測

我國交通建設的不斷發(fā)展，傳統測量方法依靠地形圖內容，已經(jīng)無(wú)法精確的描繪復雜山區地形地貌的細節，精度大大降低，這給測繪工作帶來(lái)諸多不便?？上驳氖?/span>激光雷達航測技術(shù)出現為此提供了一個(gè)絕佳的測繪手段，激光雷達測量技術(shù)為獲取高時(shí)空分辨率地球空間信息提供了一個(gè)精確的技術(shù)手段。

機載激光雷達技術(shù)高度集成了傳統的單一線(xiàn)劃圖和DEM、DOM等衛星影像圖，實(shí)現了各專(zhuān)業(yè)資料和作用的協(xié)同共享一。目前激光雷達技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于地信測圖、公路線(xiàn)路斷面測量中，在測量精度、測量速度以及測量成本中都具備較大的優(yōu)勢。國內目前一些項目建設中采用機載激光雷達測系統應用于高速公路建設項目中，并取得了較好的社會(huì )效應。

機載LiDAR系統應用

LiDAR數據是通過(guò)采集目標體反射回的激光束來(lái)實(shí)現信號的采集。機載激光雷達是利用航空飛行設備攜帶激光雷達航攝系統采集數據的，因此需要選定合適的飛行平臺以及飛行參數和飛行方案等。

由于山區的高速公里地形復雜，在運用激光雷達航測技術(shù)進(jìn)行數據獲取時(shí)，需要關(guān)注系統的指標，如發(fā)散度、回波數、飛行高度、平面精度與高程精度、波長(cháng)選擇、脈沖重復頻率、功率、掃描方式、最大掃描角。

具體根據山區地形特點(diǎn)，針對地勢起伏坡度較大、植被覆蓋率和相對坡度較高的特點(diǎn)，易采用飛行高度較高、發(fā)散度較小、回撥數較多、高程精度高的大功率Li DAR設備，同時(shí)為獲得較高的點(diǎn)云密度，設備采用較高的重復周期運行。

進(jìn)行航線(xiàn)設計時(shí)，需從項目要求出發(fā)首先確定點(diǎn)云密度二保證地形表達的精細程度，針對每天航線(xiàn)設計航飛的時(shí)間，以達有效避免產(chǎn)生較大的高精度漂移誤差。另外，還行按照地形特點(diǎn)的不同，對地面高差較大的山區，采用分區飛行，這樣在保證點(diǎn)云密度均勻性的同時(shí)，保證了最終程度的精度。飛燕遙感最新引進(jìn)的激光雷達航攝設備在多次的航測任務(wù)中，體現出了高差大地區獲取高密度點(diǎn)云密度的優(yōu)勢，用實(shí)際的行動(dòng)證明了激光雷達航測技術(shù)的測量精確性。

機載LiDAR數據處理

機載LiDAR數據處理從數據處理，數據后處理到數據成果制作。

數據預處理是將獲得的機載動(dòng)態(tài)的GPS數據、基站靜態(tài)GPS數據以及攝影姿態(tài)數據進(jìn)行組合計算處理，提高GPs數據精度，并利用IMu和GPs解算法則，縮小定位和測姿誤差，提高數據測量精度。

Li DAR數據采用的是離散型的密集三維坐標點(diǎn)，數據的高效快速分類(lèi)處理至關(guān)重要。目前，LiDAR數據處理主要采用濾波分類(lèi)技術(shù)。

數據成果制作:數字高程模型(DEM)為一定平面的平面坐標和高程坐標的數據集，能在不同細節層次上表達出公路地貌形態(tài)。采用小采樣間隔的DEM進(jìn)行地形地貌的精細化表達，采用較大采樣間隔DEM滿(mǎn)足大范圍地形地貌表達。對于Li DAR點(diǎn)云提取地形點(diǎn)密度較大，因而容易造成很大的數據冗余的問(wèn)題，可通過(guò)提取關(guān)鍵點(diǎn)信息來(lái)生成DEM，根據DEM需求設置地形關(guān)鍵點(diǎn)的提取間隔和容差參數來(lái)保證DEM精確度和精細度。

飛燕遙感數據成果DEM

激光雷達航測技術(shù)應用于高速公路勘測

某航攝項目針對A高速公路進(jìn)行勘測，沿線(xiàn)主要以山嶺和戈壁為主，相對高差達l 500 m，山陡溝深，高差較大，同時(shí)，測區內國家高等級水準點(diǎn)可利用的僅存在8個(gè)，水準點(diǎn)數量嚴重不足，加之冬季寒冷多雪，導致水準測量實(shí)施異常困難。

為實(shí)現對這類(lèi)地形的高速路段的勘測設計，項目組擬分兩個(gè)階段進(jìn)行測量，首先按照四等GPs布設控制網(wǎng)，滿(mǎn)足機載激光數據采集地面基站要求，仍然根據《公路勘測規范》完成點(diǎn)位布設和觀(guān)測；針對高程差較大問(wèn)題，根據高差不同，采用分區設計飛行區的方法，分區間重疊10％來(lái)校正飛行數據。

執行項目采用LiDAR系統進(jìn)行勘察設計，數據采集覆蓋路線(xiàn)中心以及周邊300 m范圍，DEM高差誤差≤±0．5 m，DOM像素地面分辨率0．2 m。線(xiàn)路地形圖滿(mǎn)足設計規程和國標要求。

數據處理

GPs解算以天為時(shí)間單位進(jìn)行解算，利用高精度cPs解算軟件得到焊線(xiàn)區域均在0．2 m范圍內，將IMU飛行姿態(tài)數據錄入系統，通過(guò)IMu／DGPS

聯(lián)合處理獲得機載IMu航跡線(xiàn)，通過(guò)軟件處理得到每個(gè)激光點(diǎn)空間坐標。外業(yè)數據采集完畢，對基線(xiàn)向量進(jìn)行驗算，剔除接收質(zhì)量較差時(shí)間段數據。

數據應用效果

設計單位受到機載激光雷達系統輸出的正射影像和等高線(xiàn)信息，將資料進(jìn)行紙上定線(xiàn)，經(jīng)過(guò)現場(chǎng)對比，提供的正射影圖像影像清晰，成圖質(zhì)量高，因而，經(jīng)過(guò)圖上定線(xiàn)減少了外出作業(yè)工作量，提供了高質(zhì)量的路線(xiàn)方案選擇平臺。

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