LIDAR的技术原理以及在测绘中的应用VIP专享

LIDAR 的技术原理以及在测绘中的应用 朱士才(江苏省测绘工程院 南京 210013）摘 要：LIDAR 是一种集激光、全球定位系统(GPS）和惯性导航系统（INS)三种新技术于一身的系统，用于获得高精度、高密度的三维坐标数据，并构建目标物的三维立体模型。该技术在基础测绘DEM、DOM、DLG 生产、精密工程测量、数字城市建设等领域具有广泛的应用前景，它代表了测绘技术又一个新时代的到来,。关键词：LIDAR 数字高程模型 测绘 一、 LIDAR 的技术原理1、前言激光雷达技术是根据英文 Light Detection And Ranging 的翻译而命名的专业术语，简称为 LiDAR。该技术可以实现空间三维坐标的同步、快速、精确地猎取，并根据实时摄影的数码像片,通过计算机重构来实现大型实体或场景目标的 3D 数据模型，再现客观事物的实时的、真实的形态特性，为快速猎取空间信息提供了简单有效手段。因此被有些专家称为,继 GPS 以来在测绘领域的又一个技术革命。根据载体的不同，LiDAR 技术主要分地面三维激光扫描技术和机载激光雷达扫描技术两大类，目前这两类系统在国内外都得到了成功的运用。顾名思义，地面三维激光扫描系统的空间载体是地面，类似于传统的地面近景摄影测量。它将激光扫描仪直接与数码相机、GPS 相结合,对目标物进行扫描成像，猎取激光反射回波数据和目标表面影像,并在软件支持下构建三维数字模型和纹理的精确贴加，从而达到目标物快速、有效、精确的三维立体建模.经过改装，地面三维激光扫描系统不但可以安置在固定设备上，也可以装载在运动的汽车上，进行连续的三维场景和目标形态的空间数据采集.机载激光雷达系统则是一款高速度、高性能、长距离的航空测量设备，该系统由激光测高仪、GPS 定位装置、IMU（Inertial Measurement Unit，惯性制导仪)和高分辨率数码照相机组成，实现对目标物的同步测量。测量数据通过特定方程解算处理，生成高密度的三维激光点云数值，为地形信息的提取提供精确的数据源.与地面 LiDAR 技术相比，机载 LiDAR 更适合于大规模、大范围的测绘作业。2、LiDAR 的测量原理我们知道,与普通光波相比，激光具有方向性好、单色性好、相干性好等特点，不易受大气环境和太阳光线的影响.使用激光进行距离量测可大大提高了数据采集的可靠性和抗干扰能力。当来自激光器的激光射到一个物体的表面时,只要不存在方向反射（包括镜面反射)，总有一部分光会反射回去，成为回波信号，被系统的接收器所接收，当仪器计算出光由...