激光雷達航測技術效力高速公路勘測

發(fā)布日期：2019-07-01 00:00 瀏覽量：11020

我國交通建設的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)測量方法依靠地形圖內(nèi)容，已經(jīng)無法精確的描繪復雜山區(qū)地形地貌的細節(jié)，精度大大降低，這給測繪工作帶來諸多不便?？上驳氖?/span>激光雷達航測技術出現(xiàn)為此提供了一個絕佳的測繪手段，激光雷達測量技術為獲取高時空分辨率地球空間信息提供了一個精確的技術手段。

機載激光雷達技術高度集成了傳統(tǒng)的單一線劃圖和DEM、DOM等衛(wèi)星影像圖，實現(xiàn)了各專業(yè)資料和作用的協(xié)同共享一。目前激光雷達技術已經(jīng)廣泛應用于地信測圖、公路線路斷面測量中，在測量精度、測量速度以及測量成本中都具備較大的優(yōu)勢。國內(nèi)目前一些項目建設中采用機載激光雷達測系統(tǒng)應用于高速公路建設項目中，并取得了較好的社會效應。

機載LiDAR系統(tǒng)應用

LiDAR數(shù)據(jù)是通過采集目標體反射回的激光束來實現(xiàn)信號的采集。機載激光雷達是利用航空飛行設備攜帶激光雷達航攝系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的，因此需要選定合適的飛行平臺以及飛行參數(shù)和飛行方案等。

由于山區(qū)的高速公里地形復雜，在運用激光雷達航測技術進行數(shù)據(jù)獲取時，需要關注系統(tǒng)的指標，如發(fā)散度、回波數(shù)、飛行高度、平面精度與高程精度、波長選擇、脈沖重復頻率、功率、掃描方式、最大掃描角。

具體根據(jù)山區(qū)地形特點，針對地勢起伏坡度較大、植被覆蓋率和相對坡度較高的特點，易采用飛行高度較高、發(fā)散度較小、回撥數(shù)較多、高程精度高的大功率Li DAR設備，同時為獲得較高的點云密度，設備采用較高的重復周期運行。

進行航線設計時，需從項目要求出發(fā)首先確定點云密度二保證地形表達的精細程度，針對每天航線設計航飛的時間，以達有效避免產(chǎn)生較大的高精度漂移誤差。另外，還行按照地形特點的不同，對地面高差較大的山區(qū)，采用分區(qū)飛行，這樣在保證點云密度均勻性的同時，保證了最終程度的精度。飛燕遙感最新引進的激光雷達航攝設備在多次的航測任務中，體現(xiàn)出了高差大地區(qū)獲取高密度點云密度的優(yōu)勢，用實際的行動證明了激光雷達航測技術的測量精確性。

機載LiDAR數(shù)據(jù)處理

機載LiDAR數(shù)據(jù)處理從數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)后處理到數(shù)據(jù)成果制作。

數(shù)據(jù)預處理是將獲得的機載動態(tài)的GPS數(shù)據(jù)、基站靜態(tài)GPS數(shù)據(jù)以及攝影姿態(tài)數(shù)據(jù)進行組合計算處理，提高GPs數(shù)據(jù)精度，并利用IMu和GPs解算法則，縮小定位和測姿誤差，提高數(shù)據(jù)測量精度。

Li DAR數(shù)據(jù)采用的是離散型的密集三維坐標點，數(shù)據(jù)的高效快速分類處理至關重要。目前，LiDAR數(shù)據(jù)處理主要采用濾波分類技術。

數(shù)據(jù)成果制作:數(shù)字高程模型(DEM)為一定平面的平面坐標和高程坐標的數(shù)據(jù)集，能在不同細節(jié)層次上表達出公路地貌形態(tài)。采用小采樣間隔的DEM進行地形地貌的精細化表達，采用較大采樣間隔DEM滿足大范圍地形地貌表達。對于Li DAR點云提取地形點密度較大，因而容易造成很大的數(shù)據(jù)冗余的問題，可通過提取關鍵點信息來生成DEM，根據(jù)DEM需求設置地形關鍵點的提取間隔和容差參數(shù)來保證DEM精確度和精細度。

飛燕數(shù)據(jù)成果DEM局部.jpg

飛燕遙感數(shù)據(jù)成果DEM

激光雷達航測技術應用于高速公路勘測

某航攝項目針對A高速公路進行勘測，沿線主要以山嶺和戈壁為主，相對高差達l 500 m，山陡溝深，高差較大，同時，測區(qū)內(nèi)國家高等級水準點可利用的僅存在8個，水準點數(shù)量嚴重不足，加之冬季寒冷多雪，導致水準測量實施異常困難。

為實現(xiàn)對這類地形的高速路段的勘測設計，項目組擬分兩個階段進行測量，首先按照四等GPs布設控制網(wǎng)，滿足機載激光數(shù)據(jù)采集地面基站要求，仍然根據(jù)《公路勘測規(guī)范》完成點位布設和觀測；針對高程差較大問題，根據(jù)高差不同，采用分區(qū)設計飛行區(qū)的方法，分區(qū)間重疊10％來校正飛行數(shù)據(jù)。

執(zhí)行項目采用LiDAR系統(tǒng)進行勘察設計，數(shù)據(jù)采集覆蓋路線中心以及周邊300 m范圍，DEM高差誤差≤±0．5 m，DOM像素地面分辨率0．2 m。線路地形圖滿足設計規(guī)程和國標要求。

數(shù)據(jù)處理

GPs解算以天為時間單位進行解算，利用高精度cPs解算軟件得到焊線區(qū)域均在0．2 m范圍內(nèi)，將IMU飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)，通過IMu／DGPS

聯(lián)合處理獲得機載IMu航跡線，通過軟件處理得到每個激光點空間坐標。外業(yè)數(shù)據(jù)采集完畢，對基線向量進行驗算，剔除接收質(zhì)量較差時間段數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)應用效果

設計單位受到機載激光雷達系統(tǒng)輸出的正射影像和等高線信息，將資料進行紙上定線，經(jīng)過現(xiàn)場對比，提供的正射影圖像影像清晰，成圖質(zhì)量高，因而，經(jīng)過圖上定線減少了外出作業(yè)工作量，提供了高質(zhì)量的路線方案選擇平臺。

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