机载激光雷达测量技术在城市测绘中的应用研究

黄秀丽 武源

【摘要】本文将主要对国内外的机载激光雷达的发展状况进行分析，同时结合当下的车载激光雷达技术的实际应用与特性介绍其在城市测绘过程中的主要应用，对测量领域的发展有着极为重要的推动作用，希望可以为相关的工作人员提供一定的借鉴。

【关键词】机载激光雷达测量;城市测绘;应用研究

【正文】机载激光雷达时测量技术是当下一种极为先进的测绘技术，在对城市的建造中有着极为重要的作用。机载激光雷达将全球的多种先进技术融为一体，具有了激光扫面、全球定位、惯性导航以及全面摄影的功能，它可以在短時间内做好大范围、高效分辨、快速准确的对地理位置进行获取，在通过高精度的云数据、数字地面模型、三维模型等方法进行符数据结果的分析工作，这样才可以达到实际的应用效果，也正是由于其这种功能，被称为了在定位系统出现后的重大变革，在当前的测绘技术方面走在了国际的前端。

一、国内机载激光雷达测量技术发展的现状

从机载激光雷达测量技术的出现到现在为止已经将近三十年，其最早的出现是美国宇宙航天激光测量，一直到德国的成立才真正的衍生出了一个商用的激光测量系统，随着近些年来的发展，当今的科学技术有了日新月异的变化，激光雷达系统更是得到了巨大的突破，其测量技术也在随着市场的变化逐步显现出其所具备的优势。在当下，全球的许多的国家都将机载激光雷达测量技术应用到各种系统中，他们通过这种技术进行地形的测量工作，大大提升了工程的建设效率，同时在完成数据分析之后可以得到完整的参数，这样更好的保障了工程建设的安全性。自二十世纪末开始，德国、美国加拿大等国家就已经开始应用这项技术，进行城市的建设、地形的检测以及森林资源的评估等，同时建立起三维的立体影像，参与到工程实践中去，尤其是德国与芬兰一些国家对于这项技术的应用更为广泛。在我国国内，现如今已经将其应用到了车载激光雷达系统、地表三维扫描系统中，有着较大的成效。但是机载激光雷达我国与其他国家相比较仍有着较大的差距，因此，直到现在我国的车载激光雷达系统还没有走向成熟阶段。

二、机载激光雷达测量技术在城市测绘领域中的应用

2.1机载激光雷达测量技术的主要优势与特点

机载激光雷达的应用场景极为广泛，在进行地形测绘的过程中，可以通过激光雷达的多回波特性穿透植物树冠层，从而提取出更加高精度的DEM，实现快速生成地形图;在工程测量中，需要快速的生成高精度点与模型，因此通过激光雷达测量技术可以在短时间内将这些问题进行解决，从而满足实际施工需求。例如：DJIL1集成 Livox 激光雷达模块、高精度惯导、测绘相机、三轴云台等模块，搭配经纬 M300 RTK 和大疆智图，可以形成一体化解决方案，轻松实现全天候、高效率实时三维数据获取以及复杂场景下的高精度后处理重建。

2.2机载激光雷达测量技术在城市测绘中的应用

首先就是对城市的地形测绘过程中，机载激光雷达测量技术可以在更加短的时间内获取高精度的数字地表模型，尤其是对于一些设备难以进行勘测的位置，可以实现全面覆盖，其激光脉冲可以穿透一些较薄的地区，在将反射受到的信号生成图像，这样就可以获取一个大概的城市图像。在通过一定的数据加工之后可以获取更加精确的数字高程模型，其内部配套的数码相机可以生成同步相片，将数字高程模型进行数据纠正，从而建立出正射影像图层，同时也可以利用这些数码相片进行高分辨率的数字对立，将三维图像呈现出来，若是需要数字影像图可以通过DLG数据的转换，因此机载激光雷达测量可以满足我们传统测量上的4D数字产品。机载激光雷达测量技术主要是产生激光点，进行云计算数据处理之后才可以得到一个三维真实场景，在对于城市的应急规划、城市地区规划、交通运输以及城市公共事业管理方面有着极大地作用。通过利用机载激光雷达测量数据并结合矢量数据，可以生成一个更加全面的城市三维图形，可以及时的进行复杂空间查询或者洪水淹没状况分析等工作。在汶川发生地震之后，部分地区的地形极为复杂，因此相关部门通过利用机载激光雷达测量技术可以及时分析出某些的确的滑坡以及堵塞，更好的为专家提供了数据分析，有效的保障了地址灾害风险降低以及排除风险方案制定。在城市的交通管道建设故从横中，LIDAR技术为铁路与公路设计提供了精度较高的地面高程模型，从而更好的计算出行驶路线以及施工土方量，同时在网络通讯与油气管道的建设方面也有着极为重要的作用。

2.3、机载激光雷达的点云数据处理

点云数据处理就是对航空摄影所获取的激光点云数据、航摄影像数据、IPAS数据和地面基站数据等原始数据进行解压、差分、IPAS解算、激光及相机检校、点云数据生成等处理，以获得满足DSM、DEM、DOM、DLG制作要求的参数和数据。

地面高程模型数据DEM仅需要地表裸露点，由完整地块的地表裸露点三维数据构成地面高程模型DEM。在将数据处理完成之后，生成地面点数据，这样不仅仅可以提供高精度的地形图等高线，同时将航片的拍摄进行了再次的修正。在当下，我国具有多种设备型号，据大部分的设备厂商都都会提供相应的软件，其中最为主要的就是芬兰的第三方数据处理系统软件，它是世界上第一套商业化的数据处理软件，其运行甚至在Micorstation之上，因此只有熟练的掌握了Micorstation的操作之后，才可以将其应用。

【结束语】机载激光雷达测量技术使得城市的测绘数据得到了有效的扩充，使得数据的呈现方式得到了改变，大大提升了工程测量过程中的效率，减少了生产环节中的浪费与误差，缩短了城市建设的周期，为城市测绘提供了较为详细的数据，这是一种丰富的地理测绘方式，为城市未来的发展有着极大地推动作用。

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