基于机载Li DAR技术的植被密集区域DEM生成方法研究

曹 兵,乔亚奇,姬家泽

(天津华北地质勘查局核工业二四七大队,天津 301800)

0 引言

DEM(数字高程模型)为主要反映地形起伏变化的数字化模型,能为地理信息系统(GIS)、土地利用规划、水文学、生态环境监测等领域的研究提供有力支持。传统的DEM测绘方法包括倾斜摄影测量法、GPS-RTK测量法、遥感影像法等,但都存在植被遮挡及重叠问题,在植被密集区域应用中受到限制。近年来,激光雷达(LiDAR)技术迅速发展,其在地形测量、三维建模、环境检测等方面得到了广泛应用。在植被密集区域的DEM测绘中,机载LiDAR具有高能量、狭窄光束角度、多次反射及高分辨率测量等特点,能够穿透植被到达地面,获取植被层及地面的点云数据,有效解决植被遮挡及重叠问题,对于精度要求较高的植被高程信息提取具有明显优势[1]。机载LiDAR是一种使用激光技术进行远距离测量的遥感工具,通过发射脉冲光束并测量其返回时间来获取地面或物体的三维坐标。机载LiDAR系统通过内置的激光器发射短脉冲激光束,与地面或物体发生相互作用,一部分激光束在与地面或物体相互作用后以反射形式返回。其使用高精度的计时器来测量从激光器发射脉冲到接收到反射信号的时间间隔,计算出光的旅程距离。结合机载LiDAR系统的位置及姿态信息,可以计算地面或物体精确的三维坐标。机载LiDAR测量原理如图1所示[2]:

图1 机载LiDAR测量原理

由该系统获取的数据称为三维点云,包含地物对象的高程信息,具有丰富的目标多次回波信号与强度信息、地物类别信息及与每一点高程信息对应的位置信息等。……