徕卡机载激光扫描系统ALS50-II剖析

ALS50-II机载激光扫描系统内容提要LIDAR技术背景简介及应用领域

ALS50-II机载激光扫描系统产品简介ALS50应用成果展示

ALS50-II总结

2内容提要

LIDAR技术背景简介及应用领域

ALS50-II机载激光扫描系统产品简介ALS50应用成果展示

ALS50-II总结

3LIDAR技术背景LIDAR称为激光雷达，是激光扫描与探测系统的简称。机载LIDAR技术提供了一种高效快捷地获取高精度空间数据的方法。它的优势在于对大范围区域、人口密集区域、地形复杂地区、沿岸岛礁海区进行空间数据的快速获取，而这正是用其他方法所不能得到的或是在高昂成本下才能获得的。4机载LIDAR主要的应用领域国土资源调查获取高密集、高精度、高清晰的基础地理信息数据，提取、挖掘各种专题信息数据，服务于国土资源的信息化管理和调查。林业资源调查分析森林树木的覆盖率和覆盖面积，概算出森林占地面积和树木的平均高度，便于相关部门进行宏观调控。电力选线、勘测了解整个线路设计区域内的地形和地物要素的情况，尤其是在树木密集处，可以估算出需要砍伐树木的面积和木材量。交通管线设计为公路、铁路设计提供高精度的地面高程模型，以方便线路设计和施工土方量的精确计算。同样在进行通讯网络、油管、气管线路设计时有着重要的应用价值。数字城市建设可以完成三维数字城市建设的主要部分－城市三维数字模型的建设。数字地面模型与GIS系统有机的结合，可以建立和完善“数字城市”系统。5内容提要LIDAR技术背景简介及应用领域

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ALS50-II总结

6ALS50-II

系统组成

ALS50-II是可搭载在多种航空飞行平台上获取地表激光反射数据的机载激光扫描集成系统。可全天候（包括夜间或恶劣天气）进行航空遥感作业，快速获取高精度DTM。与光学或数字影像结合使用，加上少量控制点可获得正射影像产品。激光扫描仪系统控制箱操作终端导航终端7ALS50-II

工作原理将ALS50-II安装于航空平台上，通过测量飞机的空间位置与姿态，以及飞机对地距离和扫描角度，得出地面激光扫描点的三维位置坐标。飞机的空间位置由GPS确定，姿态由惯性测量单元IMU确定，飞机对地距离由激光信号发射与接收的时间间隔确定，由此综合解算得出DTM。此外，由接收的激光信号强弱则可得到地表分类信息。8ALS50-II

性能指标ALS50-II将脉冲频率提高到150KHz。在保证数据精度的前提下，大大提高了激光点密度。ALS50-II最大脉冲频率150kHz最大扫描频率90Hz回波/强度信号次数4+3相对飞行高度(m)200–6000最大扫描角度(deg)75自适应滚动补偿有控制箱工作温度0–40°C扫描仪工作温度0–40°C机舱内温度数码相机1280x1024像素IPAS型号IPASCUS69ALS50-II

性能升级更多小体积目标可以进行测量（如：电力线）更多低反射率的物体能被探测到（如：沥青道路）更高的飞行高度-在大面积低点密度项目中提供最大覆盖率-甚至在山区都可以采用固定飞行高度对大气条件要求低（如：雾、烟、霾）采用同一硬盘存储GPS、IMU及激光数据所有操作通过图形界面远程进行控制10ALS50-II扫描仪(cm,kg)37Wx56Dx24H,30kg控制箱(cm,kg)45Wx47Dx36H(8U),40kg电源(28VDC)<28A平均,<35A最高激光发散度0.22mr@1/e2(0.15mr@1/e)波形压8bits@1nsecinterval@50kHz硬盘300GB(~17小时)是否能从现有系统升级?能ALS50-II

产品规格11ALS50-II

精度报告相对飞行高度ALS50-II,40OFOV

包含GPS误差10cmAGL[m]平面精度高程精度[cm]脉冲频率[kHz]500981501000151199.32000241358.4300034154185000542126.06000652421.912IPASPPP精确单点定位

Leica推出IPASPPP(PrecisePointPositioning)精确单点定位软件，采用精密卫星轨道数据和精密卫星时钟纠正数据，在不架设基站的情况下计算精密的动态定位信息。采用此项技术的优势在于：提供高精度解算GPS和IMU数据的全新解决方案GPS差分不依赖地面参考站的观测数据操作简便，工作流程更加简化高效高精度星历：30s间隔，13天后获取低精度星历：5min间隔，17小时后获取13IPAS

惯性定位及定向系统通过GPS/IMU直接获取外方位元素可靠的后处理解算模型，获取高精度飞机的位置和姿态数据提高陀螺座架的实时精度提供飞行控制及管理系统信号传输端口(ASCOT,Track’Air,etc.)，可进行远程控制14FPES

飞行计划及评估软件采用电子地图为背景，制定优化的飞行路线可加入数字高程模型制定飞行计划可以导出数据到飞行控制系统中（ASCOT，FCMS）飞行质量评估15FCMS

飞行及航摄仪控制管理软件能同时控制多个航摄仪提供飞行模拟软件对飞行操作员进行训练优化飞行路线对飞行过程进行质量控制16内容提要LIDAR技术背景简介及应用领域

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ALS50应用成果展示

ALS50-II总结

17ALS50应用成果地表点云数据DSM－未处理植被18地面点云数据DTM－去除植被ALS50应用成果19ALS50应用成果数字高程模型DEM20ALS50应用成果地面等高线21ALS50应用成果DEM三维显示22ALS50应用成果DOM叠合DEM三维景观图23ALS50应用成果

城市数据数字城市表面模型24MICROSTATION特征物提取ALS50应用成果

城市数据25城区激光点云景观图（Montana州立大学）ALS50应用成果

城市数据261.5MLIDARmodel–September15,2001三维数字表面模型ALS50应用成果

城市数据27ALS50应用成果

城市数据市中心剖面图28激光点云数据剖面图ALS50应用成果

城市数据29ALS50应用成果

城市数据激光点云数据剖面图30ALS50应用成果

城市数据激光点云数据剖面图31建筑物边缘规格化及与DSM影像叠加ALS50应用成果

城市数据32ALS50应用成果

城市数据高程分类33数字影像ALS50应用成果

城市数据34数据来源：NOAAUSAALS50应用成果

水资源分析海岸线侵蚀分析1997年2000年351997LIDARData2000LIDARData增长海岸新建房屋数据来源：NOAAUSAALS50应用成果

水资源分析海岸线侵蚀分析36案例：美国北卡罗来纳州需要进行洪水淹没评估分析，并进行快速制图方法：采用机载LIDAR的手段获取地表数据结果：利用快速更新的地图来减少洪水带来的影响实时洪水预报，并在网络进行发布ALS50应用成果

水资源分析洪水预报分析洪水水面实时变化显示37SpatialDataDevelopment-Airborne海岸LIDAR数据，DEM与等高线叠合图案例：南卡罗来纳州法律规定每隔10年需要进行海岸线的勘测修复工作方法：采用机载LIDAR获取地表数据结果：获取全部南卡罗来纳州的海岸高程数据海岸线的修复可以保证海岸带水土完整性、减小海岸侵蚀带来的影响、降低暴风雨所带来的风险ALS50应用成果

水资源分析海岸线监测分析38ALS50应用成果

水资源分析洪水淹没预报分析普通DEM

低精度

LIDARDEM

高精度39ALS50应用成果

水资源分析淹没区域变化监测230m水位线40ALS50应用成果

水资源分析232m水位线淹没区域变化监测41ALS50应用成果

水资源分析233m水位线淹没区域变化监测42ALS50应用成果

水资源分析洪水淹没区制图流程43淹没区制图ALS50应用成果

水资源分析44ALS50应用成果

植被分析激光点云数据DSM－未去除植被45ALS50应用成果

植被分析数据激光点云数据DTM－去除植被46数字地表模型数字表面模型ALS50应用成果

植被分析数据47

Heights1-5m

5-10m

10-15m

15-20m

20-25m

>25mALS50应用成果

植被分析数据植被高度分析48ALS50应用成果

电力线数据49ALS50应用成果

电力线数据根据高度不同激光点云分类50ALS50应用成果

电力线数据俯视图

剖面图

51ALS50应用成果

电力线数据根据回波强度进行分类52ALS50应用成果

电力线数据电力线三维模型53ALS50应用成果

管线数据数字正摄影像条带拼接54ALS50应用成果

管线数据第一次飞行第二次飞行天然气管道高程变化对比55ALS50应用成果

管线数据西气东输正摄影像图56高速公路

树木小屋耕地ALS50应用成果

道路数据条带数字高程模型57ALS50应用成果

道路数据大场景数字表面模型58ALS50应用成果

道路数据59ALS50应用成果

道路数据正摄影像60ALS50应用成果

道路数据高分辨率数码影像61ALS50应用成果矿山结构三维DEM模型62ALS50应用成果管道结构三维DEM模型63LIDAR数据生成DEM渲染图ALS50应用成果

数字海洋项目64数字线化图叠合等高线DEM叠合等高线DEM渲染图

ALS50应用成果

数字海洋项目65采用激光点云数据套合影像生成的飞行区域3D效果图

ALS50应用成果

数字海洋项目66ALS50应用成果多种类型数据无缝集成DEMContourlineImageDTMGrid67内容提