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追月大讲堂
导读
机载LIDAR又称机载激光雷达，是激光探测及测距系统的简称。机载激光雷达测量系统是一种主动航空遥感装置，是实现地面三维坐标和影像数据同步、快速、高精确获取，并快速、智能化实现地物三维实时、变化、真实形态特性再现的一种国际领先的测绘高新技术。
LIDAR是一种集激光测距、GPS（全球定位系统）和INS（惯性导航系统）三种技术于一体的空间测量系统，是一种新型传感器，具有十分广泛的应用范围和应用前景。
本期讲师
周威 技术部经理、注册测绘师
主要研究方向：摄影测量与遥感
01
机载LIDAR的特点
特 点
▶ 一种直接测量系统（主动式）
▶ 能够穿透植被的叶冠
▶ 基本不需要地面控制点，基本不需要进入测量现场
▶ 24小时全天候工作
▶ 数据的绝对精度在0.30米以内
▶ 提供密集的点阵数据(每平方米100个点以上）
▶ 可同时测量地面和非地面层
▶ 具有迅速获取数据的能力
02
系统对比
传统摄影测量
▪ 被动式测量
▪ 按摄影区域分块采集
▪ 间接获取地面三维坐标
▪ 获取高质量的灰度影像或多光谱数据
▪ 软硬件经多年发展已比较成熟
▪ 可利用的传感器类型很多(多光谱，线阵CCD)
▪ 飞行计划相对简单
▪ 相同的飞行高度下飞行带宽较宽，覆盖面积大
▪ 受天气影响
▪ 数据处理自动化程度低
vs
LIDAR系统
▪ 主动式测量
▪ 逐点采样
▪ 直接获取地面三维坐标
▪ 能够识别比激光斑点小的物体，如输电线等
▪ 新技术需不断发展，具有很大发展潜力
▪ 可供选择传感器类型较少
▪ 飞行计划相对复杂，要求较苛刻
▪ 飞行带宽较窄，容易形成漏飞区域
▪ 理论上能全天候采集数据，实际上背景反射越弱，测距效果越好
▪ 容易实现数据处理自动化
03
数据采集及处理流程
LiDAR数据采集及处理流程
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04
设备部件
机载激光雷达测量系统设备主要包括三大部件：机载激光扫描仪、航空数码相机、定向定位系统POS（包括全球定位系统GPS和惯性导航仪IMU）。
05
LiDAR数据处理软件
Terrasolid
Terrasolid中主要包括TerraModelerTM、TerraScanTM和TerraPhotoTM。TerraScan，它的主要功能是根据点的坐标、光强、同一激光的首末反射值等信息将大量激光扫描测量数据进行分类。
点云智绘PCA
“点云催化剂·云祥”设置的一键式“精细地形提取”模块，用户无需关注任何参数，就可以出一个相对理想的、全自动处理的初步结果；而且允许用户修改相关的参数取值，直至得到一个用户满意的结果为止。
Lidar360
软件支持海量点云的可视化及编辑、航带拼接、自动/半自动分类、数字模型生成及编辑、电力线、林业分析等一系列工作，支持多元数据格式导出，大数据承载力（>300GB，超过300亿点）。
06
行业应用
数字高程模型(DEM)
和传统测绘方法相比，LiDAR具有的优势：
1、能更快捷、经济地获取高密度、高精度的大面积的高程数据；
2、在其他的测量仪器难以到达的区域具有独特的优势；
3、Lidar直接获取三维坐标，无需对DEM数据进行正射校正。
农林业
激光雷达技术能够精确地获取树木和林冠下地形地貌和农作物信息，在农业、林业调查与规划利用中，我们可以利用激光雷达的数据，分析森林树木、农作物的覆盖率和面积，了解其疏密程度以及不同树龄树木的情况、推算其数量，以便于对森林和农业进行合理规划和利用。
电力行业
对于规划电网线路，通过机载激光雷达测量技术采集和处理的规划沿线数据，为外业勘测，电力线路优化，设计施工提供数据支持与指导。
对于已建设电网线路，利用机载激光雷达测量技术采集和处理的电网沿线数据，可以恢复电线实际形状，自动测量电线到地面的距离和相邻电线间距，计算垂曲度、跨度等，实现危险点预警，以便及时调整与维修线路。
公路勘察设计
针对困难复杂环境下三维地表数据的高精度获取和处理环节，以低空无人机作为载体的激光测量，改变传统地形图生产的制作流程和方法，实现1:500大比例尺数字线划地形图和断面图的快速生成。
直升机低空激光雷达数字三维测量技术
海岸工程
机载LIDAR是一种主动传感技术，能以低成本做高动态环境下常规基础海岸线测量，且具有一定的水下探测能力，可测量近海水深70m内水下地形，可用于海岸带、海边沙丘、海边堤防和海岸森林的三维测量和动态监测。
灾害监测与环境监测
利用机载LIDAR产生的DEM，水文学家可以预测洪水的范围，制定灾难减轻方案以及补救措施。也广泛应用于自然灾害（如飓风、地震、洪水滑坡等）的灾后评估和响应。
由于激光雷达数据构成的三角网高程值可以用颜色表示不同高度的水位，对于水利测量、水灾评估都极有用处。
城市淹没分析
泥石流监测
地震断裂带监测
城市实景三维建模
利用机载LiDAR数据提取城市三维建筑物模型
基于机载LiDAR和倾斜摄影的城市实景三维建模
《实景三维中国建设技术大纲（2021版）》中提到，“三维模型单体”是通过倾斜摄影三维模型、激光点云等地理场景通过切割、重建、矢量叠加等操作处理，将地理实体构建为三维形式的独立对象，能够独立表达、挂接属性以及查询统计与分析等。
利用激光雷达和倾斜摄影各自的技术优势，实现了建筑物白模制作、倾斜影像空三加密和建筑物纹理贴图自动化、快速化的工艺生产流程，模型产品精度高，纹理色彩具有一致性和真实性，模型要素全面，建筑物顶部细节丰富，能够真实反映城市原貌，不仅满足了当前市场日渐严苛的建模质量要求，还将建模效率提高至现有技术的1.5~2倍，有效提高了数据生产和建模效率，大大减少了建模周期及投入，使大规模三维建模应用成为可能，为应急测绘保障、地理国情监测和数字城市建设等重大测绘项目的应用提供了技术支撑。
（a）倾斜摄影三维白模 （b）融合LiDAR点云后的三维白模
以上内容属于作者个人理解，如有错漏请同行指正。
关于我们
武汉易米景科技有限公司是一家致力于“生产信息化、遥感智能化、测绘场景化”的高科技企业，公司旗下的武汉追月信息技术有限公司已获得高新技术企业认定。
公司拥有多项软著权，具备专业的研发能力和空间大数据处理能力，为测绘地理信息企业用户提供空间地理数据处理服务和遥感智能解译平台服务，为行业用户提供场景化地理信息服务。
业务涵盖测绘航空摄影、摄影测量与遥感、工程测量、不动产测绘、地图编制、地理信息系统工程、国土空间规划、国土综合整治等方向。
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