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激光LIDAR 航测技术应用在河道测绘

作者:飞燕遥感 发布日期:2019-07-03 00:00 浏览量:474


机载激光Lidar数据被广泛应用于地形测绘、农林业、电力行业、公路勘察设计、海岸工程、数字城市等各个领域。今日我们就说说激光Lidar 航测技术在河道测绘方面的发挥的功效。

 

一、数据获取

数据获取技术其中关键技术有包括航线设计、点云检校、差分解算、质量检查等工作

(1)激光Lidar 设备

为了满足测区的采集要求和工期进度,综合考虑飞机布局、航速、航高、设备安装及安全性能,并结合国内航飞资源情况,选择机型搭载激光Lidar 航摄仪。

 

(2)航线敷设

按照测区范围的不规则窄长形带状区域,采用沿河流方向的方式制作航线敷设计划,尽量减少冗余飞行范围。

 

(3)航摄数据质量检查

数据获取结束后,从数据文件、POS数据质量、基站数据质量、点云数据质量、影像数据质量5个方面进行检查。其中,点云数据质量的检查项包括航带重叠、点云覆盖度、同架次不同航带拼接限差、不同架次不同航带拼接误差、点云数据密度、点云精度。

 

二、数据处理

基于Lidar数据制作DEM主要流程包括:航摄数据收集和检查、数据分块、航带重叠区处理、坐标转换、DEM制作。

 

(1)点云滤波

利用机载Lidar数据处理软件,采用算法对激光点云数据进行过滤,将植被、建筑物、电力设施等地物数据分类成非地面点数据,将地表数据分类为地面点,从而实现点云的自动滤波。

 

2)坐标转换

机载Lidar获取的数据为WGS-84坐标,成果坐标系统为北京地方坐标系,需要进行坐标转换。基于坐标转换模型和似大地水准面精化成果,将接边后的点云数据转换到北京地方坐标系。

 

(3)DEM制作

利用编辑后的地面层数据和特征线数据,构建不规则三角网。将TIN按规定的格网尺寸进行内插,形成规则格网的DEM

 

(4)DEM质量检查

DEM的检查内容包括:空间参考系、位置精度、逻辑一致性、时间精度、栅格质量等。其中,精度统计采用外业RTK实测地面点与DEM内插点高程比较,统计DEM高程中误差

 

河道测绘中的难点

传统DLG制作,所有要素的采集均是采用立体采集结合外业调绘的方式,然而,水利规划设计对高程要素格外重视。精度方面,高程点精度需达到激光Lidar 数据的精度,密度方面,全部坡坎应首尾控制、每隔3-5cm有一高程注记点,河道坡脚按照图上距离3cm标注高程,灌渠内按3-5cm中提取高程。同时,等高线信息需与机载激光Lidar 所生成的DEM保持一致。针对高程要素方面的需求,设计了基于Lidar数据的等高线生成和高程点提取方法。

 

基于Lidar的等高线生成方法,其关键步骤为:

(1)从分类后点云的地面点层中,顾及点间距和地形特征,提取地形特征

(2)由地形特征点提取等高线;

(3)光滑提取的等高线;

(4)人工对特殊等高线进行编辑完善。

 

基于Lidar的高程点提取,根据需求将其划分为两类,第一类是沿线等间距高程点提取,第二类是零散高程点提取。

其中,第一类的方法是:

(1)沿目标地物画折线;

(2)简化折线,去掉冗余的折点;

(3)等间距加密折线;

(4)提取折点平面位置;

(5)利用最近邻算法,从点云地面层中提取高程点。

第二类零散高程的提取:

(1)人工确定带提取的高程点平面位置;

(2)利用最近邻算法,从点云地面层中依据最近邻算法提取高程点。

三、项目成果应用

在获取机载激光Lidar 的过程中,同时获取了影像数据。最终,本项目获得三种基础测绘产品,即数字高程模型、数字正射影像和数字线划图,在此基础上,突破传统二维地图的限制,收集、整合、挖掘永定河及其周边的三维信息,基于三维软件平台,采用地理信息系统技术实现三维场景搭建,对河道整体概貌实现立体化展现,共同为水利规划、河道建设与运营提供可持续发展的信息化服务。

 

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