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激光雷达航测技术效力高速公路勘测

作者:飞燕遥感 发布日期:2019-07-01 00:00 浏览量:629


我国交通建设的不断发展,传统测量方法依靠地形图内容,已经无法精确的描绘复杂山区地形地貌的细节,精度大大降低,这给测绘工作带来诸多不便。可喜的是激光雷达航测技术出现为此提供了一个绝佳的测绘手段,激光雷达测量技术为获取高时空分辨率地球空间信息提供了一个精确的技术手段。

 

机载激光雷达技术高度集成了传统的单一线划图和DEM、DOM等卫星影像图,实现了各专业资料和作用的协同共享一。目前激光雷达技术已经广泛应用于地信测图、公路线路断面测量中,在测量精度、测量速度以及测量成本中都具备较大的优势。国内目前一些项目建设中采用机载激光雷达测系统应用于高速公路建设项目中,并取得了较好的社会效应。

 

机载Lidar系统应用

Lidar数据是通过采集目标体反射回的激光束来实现信号的采集。机载激光雷达是利用航空飞行设备携带激光雷达航摄系统采集数据的,因此需要选定合适的飞行平台以及飞行参数和飞行方案等。

 

由于山区的高速公里地形复杂,在运用激光雷达航测技术进行数据获取时,需要关注系统的指标,如发散度、回波数、飞行高度、平面精度与高程精度、波长选择、脉冲重复频率、功率、扫描方式、最大扫描角。

具体根据山区地形特点,针对地势起伏坡度较大、植被覆盖率和相对坡度较高的特点,易采用飞行高度较高、发散度较小、回拨数较多、高程精度高的大功率Li DAR设备,同时为获得较高的点云密度,设备采用较高的重复周期运行。

 

进行航线设计时,需从项目要求出发首先确定点云密度二保证地形表达的精细程度,针对每天航线设计航飞的时间,以达有效避免产生较大的高精度漂移误差。另外,还行按照地形特点的不同,对地面高差较大的山区,采用分区飞行,这样在保证点云密度均匀性的同时,保证了最终程度的精度。飞燕遥感最新引进的激光雷达航摄设备在多次的航测任务中,体现出了高差大地区获取高密度点云密度的优势,用实际的行动证明了激光雷达航测技术的测量精确性。

 

机载Lidar数据处理

 

机载Lidar数据处理从数据处理,数据后处理到数据成果制作。

数据预处理是将获得的机载动态的GPS数据、基站静态GPS数据以及摄影姿态数据进行组合计算处理,提高GPs数据精度,并利用IMu和GPs解算法则,缩小定位和测姿误差,提高数据测量精度。

 

Li DAR数据采用的是离散型的密集三维坐标点,数据的高效快速分类处理至关重要。目前,Lidar数据处理主要采用滤波分类技术。

 

数据成果制作:数字高程模型(DEM)为一定平面的平面坐标和高程坐标的数据集,能在不同细节层次上表达出公路地貌形态。采用小采样间隔的DEM进行地形地貌的精细化表达,采用较大采样间隔DEM满足大范围地形地貌表达。对于Li DAR点云提取地形点密度较大,因而容易造成很大的数据冗余的问题,可通过提取关键点信息来生成DEM,根据DEM需求设置地形关键点的提取间隔和容差参数来保证DEM精确度和精细度。

 

飞燕数据成果DEM局部.jpg 

飞燕遥感数据成果DEM

 

激光雷达航测技术应用于高速公路勘测

 

航摄项目针对A高速公路进行勘测,沿线主要以山岭和戈壁为主,相对高差达l 500 m,山陡沟深,高差较大,同时,测区内国家高等级水准点可利用的仅存在8个,水准点数量严重不足,加之冬季寒冷多雪,导致水准测量实施异常困难。

 

为实现对这类地形的高速路段的勘测设计,项目组拟分两个阶段进行测量,首先按照四等GPs布设控制网,满足机载激光数据采集地面基站要求,仍然根据《公路勘测规范》完成点位布设和观测;针对高程差较大问题,根据高差不同,采用分区设计飞行区的方法,分区间重叠10%来校正飞行数据。

 

执行项目采用Lidar系统进行勘察设计,数据采集覆盖路线中心以及周边300 m范围,DEM高差误差≤±0.5 m,DOM像素地面分辨率0.2 m。线路地形图满足设计规程和国标要求。

 

数据处理

GPs解算以天为时间单位进行解算,利用高精度cPs解算软件得到焊线区域均在0.2 m范围内,将IMU飞行姿态数据录入系统,通过IMu/DGPS

联合处理获得机载IMu航迹线,通过软件处理得到每个激光点空间坐标。外业数据采集完毕,对基线向量进行验算,剔除接收质量较差时间段数据。

 

数据应用效果

设计单位受到机载激光雷达系统输出的正射影像和等高线信息,将资料进行纸上定线,经过现场对比,提供的正射影图像影像清晰,成图质量高,因而,经过图上定线减少了外出作业工作量,提供了高质量的路线方案选择平台。

 

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