Lidar技术及其应用.ppt

LiDAR技术及其应用 1839年由Daguerre和Niepce拍摄第一张相片以来 利用相片制作相片平面图 X Y 技术一直沿用至今 1901年荷兰人Fourcade发明了摄影测量的立体观测技术 使得从二维相片可以获取地面三维数据 X Y Z 成为可能 自从摄影测量诞生一百多年以来 它一直是大面积获取地面三维数据最精确和最可靠的技术 并且是国家基本比例尺地形图测绘的重要技术 摄影测量的不足和缺陷 1 自动化程度不是很高2 在森林 沙漠或者沿海滩涂地区 影像的纹理及对比度比较弱 会严重影响影响匹配精度 甚至造成无法作业 机载激光雷达技术的出现 正好弥补了摄影测量技术在上述技术领域和区域的缺陷和不足 LiDAR的简介 机载激光雷达 LightDetectionAndRanging 集成激光测距技术 计算机技术 惯性测量单元IMU DGPS差分定位技术于一体具有自动化程度高 受天气影响小 数据生产周期短 精度高等特点 通过极坐标的原理直接获取DEM 因此纹理和对比度对机载激光雷达精度而言没有影响 LiDAR的应用 数字高程模型 DEM 的应用林学方面的应用海岸工程方面的应用走廊地区和公路测量应用城市建模方面的应用救灾和损失评估方面的应用冰川监测方面的应用 数字高程模型 DEM 的应用DEM建立是Lidar系统最基础 最原始的功能 和传统测绘方法相比 LiDAR具有的优势 1 能更快捷 经济地获取高密度 高精度的大面积的高程数据 2 建筑物和植被阴影对周围物体测量不造成的影响3 在其他的测量仪器难以到达的区域具有独特的优势4 Lidar直接获取的是点的三维坐标 无需对DEM数据进行正射校正 林学方面的应用Lidar在林学领域上的应用是最先开发应用的商业领域 机载激光雷达传感器发射的激光脉冲能部分地穿透树林遮挡 同时测定地表和树高的信息 以及平均树冠面积 林木密度等信息 此外还可以根据激光回波的反射强度 对森林树种进行分类 从而进行大范围 多数种森林的普查以及森林生态系统树蓬垂直结构建模等 利用机载激光雷达数据提取森林DEM和推求植被参数是当今的研究热点之一 海岸工程方面的应用1 由于蓝绿激光较易直接穿透海水而红外激光不易穿透海水 获取红外激光的陆地信息以及蓝绿激光的海底信息 2 针对海岸地区高度变化的动力环境 实现对岸线数据的实时更新 3 在经济实效地完成常规的测量任务的基础上 精确地绘制并监测海滨 沙丘 防波堤和海岸植被 监测海岸线的变化 实现陆海一体化的综合测绘 走廊地区和公路测量应用道路测量 道路规划和设计 输电线路 交通运输 河道和水资源 交通管理 测绘铁路线路 光缆铺设 煤气管道 沟渠等 城市建模方面的应用3D城市模型是许多应用领域迫切需要的 已被广泛运用于城市规划 建筑设计 无线通讯等领域 救灾和损失评估方面的应用机载激光雷达技术能快速 及时 准确直接服务于自然灾害管理 评估与监测冰川监测方面的应用冰川变化监测的核心问题就是监测冰川的几何形状及冰量的变化 LiDAR与摄影测量的比较 1 生产DEM DSM通过对获取的三维激光点云数据进行去除噪声和滤波处理 可以直接得到数字表面模型DSM和DEM 但是机载激光雷达数据处理算法还不太成熟 摄影测量是通过立体像对 利用共线方程的原理间接获取DEM 周期较长 在一些特殊地区使用摄影测量较为困难 利用摄影测量技术获取数字表面模型 DSM 也比较困难 人工干预工作量很大 2 地形质量 尽管机载激光雷达的原始数据精度较高密度也较大 但由此获得的DEM的地形质量并非总是令人满意 1 机载激光雷达具有一定的盲目性 数据采样时并不能保证在关键地形点采样 2 有时不能区分有用信息和需要过滤掉的目标物体 3 生产时间毫无疑问 机载激光雷达直接获取距离观测值 DTM DSM和正射影像的生产要比摄影测量快得多 4 成本就生产DTM而言 机载激光雷达要比摄影测量廉价 德国测量局通过成本效益分析计算表明 对于同一项任务 用机载激光雷达技术实现的成本仅为用航空摄影测量实现成本的25 一33 激光雷达数据缺点 海量数据缺少光谱信息航带覆盖面积较小 制约Lidar应用发展的两大瓶颈问题分别是 一 实施项目时需要昂贵的硬件设备 这一项随着硬件技术的发展已经得到很好的解决 二 Lidar点云数据中信息的分类提取 即点云数据的分类工作 总结 目前乃至将来一段时间 机载激光雷达和摄影测量将并存 相互补充 相互竞争 部分作业将由机载激光雷达取代摄影测量