【原创】LiDAR技术介绍

amsler

2008/12/15

私聊

其他仪器综合讨论

LiDAR技术介绍
激光雷达（LiDAR）系统是一种新型的综合应用激光测距仪、IMU、GPS的快速测量系统，可以直接联测地面物体各个点的三维坐标。机载的激光雷达系统通常还集成高分辨率数码相机，用于获取目标影像。从功能上看，机载激光扫描系统是基于激光测距技术、GPS技术和惯性导航技术这三种技术集成的一个软硬件系统，其主要目的是为了获取高精度的数字表面模型（DSM）。

LiDAR提供的数据产品

点云数据 DSM DEM DOM DHM 电力线路电子沙盘

LiDAR的系统组成

系统组成：

扫描仪组件：激光发射器、激光信号接收器、机械组件、扫描镜及窗口、接口板设备支持系统：系统控制器、飞机位置及姿态测量系统、检流控制器、激光电源、电源分配器控制计算机连接电缆附属软件：包括项目飞行设计及对记录数据归档等处理。控制/显示器包括：激光发射指标器、音频告警器、电路熔断器、系统诊断数据输出、控制接口
LiDAR的特点和优势

由于LiDAR直接获取地面点的三维坐标，和传统方法相比获取数据速度很快。应用十分广泛，从电力线探测到植被覆盖区域的DEM，均可从LiDAR中获得可靠的结果。机载LiDAR操作简单、使用方便。能在困难地区或无人区作业。
摄影测量与LiDAR系统比较

摄影测量 LiDAR系统

被动式测量
主动式测量

采用覆盖整个摄影区域
逐点采样

间接获取地面三维坐标
直接获取地面三维坐标

获取高质量的灰度影像或多光谱数据
能够识别比激光斑点小的物体，如输电线等

软硬件经多年发展已比较成熟
新技术需不断发展，具有很大发展潜力

受天气影响
能全天候采集数据，实际上背景反射越弱，测距效果越好

数据处理自动化程度低，特别是处理航片时需要人工干预
容易实现数据处理自动化

LiDAR的数据采集和处理

数据采集流程数据处理流程

LiDAR在行业的应用

由机载激光雷达的特点可知，这种技术除可以应用于直接生成DSM数据以外，还可以广泛应用于林业、电力、城市地物提取、水利、近海岸地形测绘、地质灾害调查、国家安全等部门。

城市测量

可用于建筑物规则化可制作正射影像图可用于精度检校

线路及通道工程勘测设计

可用于视域线的决定可用于管道倾斜度的决定可用于开方量的评估可用于植被和地物的净空的决定可用于对设计方案进行比较

电力线路勘测设计

为电力线路勘测设计实时提供高精度的断面，大大减少外业工作量。为电力线路运行管理提供准实时高精度的三维数据，可以精确测量线路走廊内危险点的距离。

高速公路

可监控高速公路和其周围的环境可利用影像数据检测周围的地物可利用高程数据评估高速公路的质量可展示重要细节以计划重建和修复任务

铁路

可用于监控铁路和其周边环境可获得铁路线与周围环境间的安全范围可用于铁轨、电线、塔位信息的获取。

防洪和水压模拟

可用于水灾地区的复原和环境保护可获得排水路线可用于堤防的监控可用于洪水流向的模拟，对灾害进行计划预防可用于水压和水文测量

露天矿和垃圾堆放场

可用于断线检测和下沉处理可用于由于采矿导致的下沉的监控可用于体积的计算

森林管理

在单个树木分析的基础上，可确定以下的参数：

单个树高一片林区的平均树高一片林区的木材体积一片林区的平均密度每片林区的平均生长体积此外LiDAR得到的 DTM还可以来规划和改善森林运输道路，以及进行倾斜度分析，以便测定腐蚀危险。

海岸线的保护

可减少用于防护海岸、海滩和堤防的侵蚀可用于高水平的海岸防护测量可获取高分辨率的海岸线高程数据和影像数据
小结

LiDAR采集DSM，DEM是高效、快捷的；一般情况下，数据处理后，LiDAR的高程精度优于10CM，平面精度优于30CM；在不需要采集影像的情况下，LiDAR可以全天候采集； LiDAR对于植被有一定的穿透能力，对于地形比较复杂的地区，LiDAR采集具有明显优势； LiDAR采集所需外业控制点很少，特别适合外业困难的地区航测； LiDAR在DSM，DEM数据生成方面，自动化程度比传统方法高数倍，特别适合大规模、工程化地形测量作业； LiDAR提供的高精度DEM，为工程设计行业提供了断面数据采集的高效手段，大大减轻外业测量的工作。

分
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