机载激光雷达技术在公路勘察设计中的应用研究.ppt

问　题 精度受植被、阴影等影响 问　题 受光学成像的影响 问　题 主要用于初步设计、方案比选 定测、施工图设计还需大量外业测量工作 激光测量及机载激光测量（LIDAR） 激光-Laser Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ——光的受激辐射放大 电磁波谱 激光特性 单色性、方向性、相干性 具有很高的单光子辐射能量 在大气传输中很少发生绕射 ——二十世纪人类最重要的发明之一 激光测量 脉冲测距 测距分辨率 地面激光测量 车载激光测量 不干扰交通; 精度可达3cm; 改扩建/道路养护。 激光测量常用词 激光成像，Laser Imaging, LI 激光雷达，Light Detection And Ranging, LIDAR 机载激光地形测绘，Airborne Laser Terrain Mapping, ALTM 机载激光测量，Airborne Laser Mapping, ALM 机载激光扫描，Airborne Laser Scanning, ALS 机载激光测高，Airborne laser altimetry, ALA 激光测高，Laser Altimetry, LA 机载激光扫描测高，Airborne Laser Scanning Altimetry, ALSA 空载光达、空载雷射扫描，Light Detection And Ranging, LIDAR LIDAR发展现状 2007年初，华北电网超高压公司利用机载LIDAR，七天内成功完成308公里的电力巡线项目数据采集，线距精度在5cm以内，解决了传统航拍所不能解决的问题。 LIDAR软硬件系统 硬件系统 激光源及探测器 扫描部件及控制系统 机载GPS (位置，速度，方向） IMU (旁向倾角，航向倾角以及旋偏角) CCD相机 (遥感影像) 高性能计算机与海量数据存储设备 软件系统 主要有Terrasolid公司的TerraModeler、TerraScan和TerraPhoto等 部分工具模块自主研发 技术优势 技术优势 技术优势 每个数据点都带有真实的三维坐标 只需极少量地面控制 获取地表数据精度高 特别适合条件复杂地区的公路勘察设计 数字影像 数字地面模型 数字线划地形图 协同设计 技术经济对比 工作周期长 需进行大量地面控制测量及详细测量工作 受植被和阴影影响 地表高程不真实 缩短勘察设计周期约1/3 无需或极少量地面控制点，节省人力、财力 可以分离出建筑、植被和地形，得到高精度DSM/DEM等 高程精度 20cm 国家发明专利1项 应用工程1 江西赣大高速公路 赣州至大余高速公路（茅店～三益段） 精度分析与比较 技术突破 直接快速生成DEM、DSM、DLG、DOM等产品，达到定测、施工图设计的精度要求 困难复杂环境下无需或极少量控制点的数字化高速公路勘察设计。 机载LIDAR生成0.2m高精度的数字地面模型，有效克服了气候多变、地形复杂、植被茂盛等难题。 机载激光雷达技术与公路CAD数字化设计的密切协同。 结论与展望 实现了激光测量到施工图设计的直通车，代替断面测量，改变了公路勘察设计的作业流程。 减少测设环节，缩短勘察设计周期约1/3 ，具有显著的社会、经济和生态环境效益。 开辟了一种全新的地表空间数据获取手段，在公路勘察设计领域必将大有作为。 高密度DEM、高分辨率DOM、大比例尺DLG DEM DOM DLG 老井沟村 K16+700～K17+500 高密度DEM、高分辨率DOM、大比例尺DLG DEM DOM DLG 路线终点：卢店互通 K43+734.3856 KS09实测点 生成纵断面点5596个，对比检测发现39个外业点误差大。 纵断面测量 植被激光点 地表激光点 KS09实测纵断面点错误 纵断面精度检测 中桩检测 高程精度：0.19m 纵断面精度检测 横断面测量 生成横断面1801个，对比检测，发现144个外业断面误差大。 实测横断面 激光雷达横断面 困难地段实测横断面与激光雷达横断面形态差异明显 横断面激光点 横断面精度检测 * * 机载激光雷达技术 在公路勘察设计中的应用研究 陈楚江 2010-04 博 士 副总工程师 教授级高工 研究所所长 飞行高度 天气、太阳高度角 胶片成像、易变形 阴影、死角 激光探测和量距系统(LIght Detection And Ranging) 数字正射影像 数字地面模型 数字线划地形图 扫描点云 伽玛射线 可见光 紫外线 红外 微波 电视/无线电 X射线 100μm 0.1cm 0.7 波长（示意） 0.3 0.2μm 0.01μm 0.4 1.5 5.6μm 1