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激光雷达与摄影测量点云的区别

激光雷达与摄影测量点云的区别 GIS前沿
2025-09-10
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导读:在 Global Mapper 软件中,激光雷达(LiDAR)点云与通过无人机摄影测量生成的点云,在外观和功能

在 Global Mapper 软件中,激光雷达(LiDAR)点云与通过无人机摄影测量生成的点云,在外观和功能上看似相似,但二者存在显著差异。它们均可进行分类、提取特征,并且与该软件引以为傲的庞大激光雷达工具集具备同等兼容性。若不查看属性,很难区分二者 —— 其差异根源在于生成方式的不同。激光雷达能更精准地穿透植被,但自身缺乏颜色信息,且数据采集成本高于摄影测量。了解这两种数据类型的优势与局限,有助于你在 Global Mapper 中充分发挥数据的最大潜力。



无人机摄影测量可生成精准且经济的高分辨率点云,但与激光雷达相比仍有局限。



什么是激光雷达点云?


激光雷达(LiDAR,全称为 “光探测与测距”)传统上是用于地形测量的更精准数据采集方法。与摄影测量不同,激光雷达通常能穿透植被,观测到下方地面,从而生成更详细的地形与地表图像。激光雷达传感器的工作原理是向地表发射光束,再接收反射光束,通过测量光束往返的时间来计算距离。有时光束会发生 “分裂”:部分光束触达某一地表后反射回传感器,其余部分则继续传播至下一地表。这一现象会使同一束光产生多次反射信号,反射次数会作为属性保存,供后续分析使用。


树木顶部的反射信号为 “首次反射”(蓝色),其他反射信号则相互交织。无论反射次数多少,从地面反射的光信号均属于 “末次反射”。

这一特性使激光雷达数据成为在植被茂密区域,或对小型、低可见度物体 / 结构建模时,生成数字地形模型(DTM)的理想选择。下图是经过分类的激光雷达数据侧剖面图,即便在茂密林区,棕色的地面点也能清晰呈现在绿色的树木点下方。


激光雷达可穿透植被及其他可穿透结构,探测到下方地面。


什么是摄影测量点云?


激光雷达是对地形的 “直接测量”,而摄影测量属于 “间接测量”—— 它通过对重叠航空影像进行三角测量,来获取位置与高程数据(XYZ)。关键在于,摄影测量只能对影像中 “可见的区域” 进行测绘。以林区为例:在植被茂密、树冠遮挡相机视线,导致地面无法被观测的区域,无法生成地面点云。这是摄影测量最显著的局限。如需了解 Global Mapper 中的 “像素转点”(Pixels to Points)功能如何利用摄影测量数据从航空影像生成点云,可查看相关教程。


将摄影测量点云(按影像颜色着色)与激光雷达点云(按反射次数着色)进行对比可见:激光雷达可穿透植被,测绘出林地地面;而摄影测量只能测绘出树冠顶部。



无人机摄影测量的优势


在对比激光雷达与摄影测量时,后者在数据采集便捷性上更具优势。尽管便携式激光雷达设备已不断发展,但无人机影像采集仍更经济实惠,因此成为非常受欢迎的数据采集方式。这种高可及性让用户能更频繁地对区域进行测量,获取时效性更强的数据。在 Global Mapper 中,用户可利用这一优势测量地形随时间的变化(如侵蚀、生境破碎化等)。通过 “点云对比”(Compare Point Clouds)工具,可测量不同点云间的差异或检测变化 —— 该功能虽也适用于激光雷达点云,但摄影测量点云的采集频率更容易提高。

另一优势在于:无人机摄影测量点云源自影像,因此会自动包含被测地表的颜色信息(RGB 值)。带颜色的点云更易于视觉判读和分类,生成的成果也更具视觉吸引力。激光雷达点云的颜色可通过图像手动添加,但这些颜色未必能反映激光雷达数据采集时地表的真实颜色。

未来,技术进步或将使无人机搭载式、支持颜色信息的激光雷达传感器更经济、更易获取,但就目前而言,摄影测量仍在这一数据领域发挥着重要的补充作用。


来源:Global Mapper官网


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