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机载模式的DEM数据获取通过哪些方法?

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2019-03-08

 

由于地球表面被各种自然或人工地物覆盖,难以直接获取精确的地形形态。特别是基于摄影测量与遥感技术观测得到的DEM,通常包含了森林植被、建筑物等地物分布形态,此类DEM又称为数字地表模型(digital surface model, DSM)。

 

DEM数据获取方法

 

目前,DEM数据获取方法主要包括野外地面测量、地形图数字化、航空航天摄影测量与遥感(激光雷达扫描(light detection and ranging, LiDAR)、合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar, InSAR)、立体光学影像)等。DEM数据获取方法按模式分有:地基模式,船载模式,机载模式和星载模式。

 

飞燕遥感引进了国内最先进的机载激光雷达RIEGL VQ-1560i,那么机载模式下的DEM数据获取通过哪些方法呢?

 

机载模式的DEM数据获取主要包括航空摄影测量、机载激光LiDAR、机载激光测深系统、机载InSAR以及无人机等方法。

 

1、航空摄影测量方法

航空摄影测量方法是利用大幅面数码航空相机拍摄的立体像对重建地表三维立体模型、量测三维空间坐标的方法,经历了模拟法、解析法、数字化3个发展阶段。

目前,基于数字摄影测量工作站的全数字自动化或者交互式方法相对比较成熟,可用于获取高精度、高保真DEM

 

2、机载激光LiDAR

机载LiDAR能够获取地面高密度三维位置点云数据,通过多次回波滤波、分类与建模可以同时得到DSM和DTM。机载LiDAR扫描系统是集激光测距仪、全球导航卫星系统、惯性导航系统、CCD(charge-coupled device)相机、计算机数据处理等于一体的新型测量技术,机载LiDAR技术在活断层识别、滑坡监测、海岸带脆弱性分析等领域得到了广泛应用。

 

3、机载激光测深系统

该方法适合用于近岸、浅海、岛礁等近海浅水区域的水深测量,最小探测深度可达0.15 m,最大测深在50 m左右,测点密度可达dm级。

机载激光测深系统分别向海面发射两种波段的激光,其中红外波段被海面反射,蓝绿波段透射海水后反射,利用激光传播时间差得到相对瞬时海面的相对深度,根据潮汐资料和潮汐模型获得瞬时海面高程和海底绝对高程。

目前,可以采用单一蓝绿波段激光(如美国EAARL系统、奥地利RIEGL VQ系统等)开展沿岸陆地与浅水的一体化无缝地形测量。

 

4、机载InSAR

机载InSAR技术适用于测绘困难地区(如多云、雾地区)的高精度、高分辨率、实时地表信息获取。最具标志性意义的是,2000年美国航天飞机雷达地形测绘任务(Shuttle Radar Topography Mission, SRTM)利用机载InSAR技术, 仅11 d便获取了全球80%陆地1″分辨率的三维地形信息。

 

5、无人机

无人机(unmanned aerial vehicles, UAV)或微型无人机(mini-UAV, mUAV)也可用于搭载数码相机、SAR、LiDAR等设备,特别适用于小范围、低成本项目(如局部侵蚀、沉积、城市规划等)的DEM获取。

近年来发展起来的应用于构造地貌、林业、农业、考古等领域的运动重建技术仅需要一台搭载于传统航空摄影测量平台或UAV、风筝、气球、竿子等平台的相机对感兴趣区域的影像进行重叠拍摄,基于点云后处理软件即可生成高精度、高分辨率DEM。


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