機(jī)載lidar技術(shù)概述及其應(yīng)用

1、<p>　　機(jī)載LiDAR技術(shù)概述</p><p>　　攝影測(cè)量有著悠久的歷史，國(guó)際攝影測(cè)量與遙感協(xié)會(huì)ISPRS（International Society of Photogrammetry and Remote Sensing）1988年給攝影測(cè)量與遙感的定義是：攝影測(cè)量與遙感是從非接觸成像和其他傳感器系統(tǒng)，通過(guò)記錄、量測(cè)、分析與表達(dá)等處理，獲取地球及其環(huán)境和其他物體可靠信息的工藝、科學(xué)與技術(shù)。其中

2、攝影測(cè)量側(cè)重于提取幾何信息，遙感側(cè)重于提取物理信息。也就是說(shuō)，攝影測(cè)量是從非接觸成像系統(tǒng)，通過(guò)記錄、量測(cè)、分析與表達(dá)等處理，獲取地球及其環(huán)境和其他物體的幾何、屬性等可靠信息的工藝、科學(xué)與技術(shù)。因此，從19世紀(jì)中葉，攝影技術(shù)一經(jīng)問(wèn)世，便應(yīng)用于測(cè)量。它從模擬攝影測(cè)量開(kāi)始，經(jīng)過(guò)解析攝影測(cè)量階段，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量階段。當(dāng)代的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量是傳統(tǒng)攝影測(cè)量與計(jì)算機(jī)視覺(jué)相結(jié)合的產(chǎn)物，它研究的重點(diǎn)是從數(shù)字影像自動(dòng)提取所攝對(duì)象的空間信息。</

3、p><p>　　誠(chéng)然，目前的科學(xué)技術(shù)已相當(dāng)發(fā)達(dá)，計(jì)算機(jī)和高新技術(shù)已被廣泛應(yīng)用，數(shù)字立體攝影測(cè)量已經(jīng)成熟，相應(yīng)的軟件和數(shù)字立體測(cè)量工作站已經(jīng)在生產(chǎn)部門普及，但是攝影測(cè)量的工作流程基本上沒(méi)有太大的變化，如航空攝影——攝影處理——地面測(cè)量（空中三角測(cè)量）——立體測(cè)量——制圖（DLG、DTM、GIS及其他）的模式基本沒(méi)有大的變化。這種生產(chǎn)模式周期明顯是太長(zhǎng)了，不適應(yīng)我們信息社會(huì)的需求，不能滿足“數(shù)字地球”對(duì)測(cè)繪的要求了。&l

4、t;/p><p>　　LiDAR（LightLaser Detection and Ranging）技術(shù)是近數(shù)十年來(lái)攝影測(cè)量與遙感領(lǐng)域具革命性的成就之一。自2003年來(lái)，LiDAR作為一項(xiàng)成熟的高科技技術(shù)手段逐漸得到市場(chǎng)采納和認(rèn)可。它融合了激光掃描儀、IMU慣性測(cè)量單元、差分GPS以及航飛控制與管理系統(tǒng)等多項(xiàng)高科技技術(shù)。目前，在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，像美國(guó)和德國(guó)以及亞洲的日本，激光技術(shù)已經(jīng)得到了普遍的應(yīng)用，它的應(yīng)用領(lǐng)域幾乎囊

5、括了經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)方面。</p><p>　　1.1 LiDAR技術(shù)的發(fā)展歷程</p><p>　　用激光雷達(dá)來(lái)精確確定地面上目標(biāo)點(diǎn)的高度，始于20世紀(jì)70年代后期。當(dāng)時(shí)的系統(tǒng)一般稱為APR(Airborne Profile Recorder)，主要用于輔助空中三角測(cè)量。最初的系統(tǒng)是仿型設(shè)備，僅能獲得在飛行器路徑正下方的地面目標(biāo)數(shù)據(jù)。這些最初的激光地形測(cè)量系統(tǒng)很復(fù)雜，并且不適于獲取大范圍地

6、面目標(biāo)的三維數(shù)據(jù)。由于沒(méi)有高效的航空GPS和高精度INS，所以很難確定原始激光數(shù)據(jù)的精確地理坐標(biāo)，因此其應(yīng)用受到了限制。到20世紀(jì)80～90年代，通過(guò)一系列的研究項(xiàng)目，如：USA、Australia(1980～1988年)：Diverse feasibility studies；德國(guó)Prof．Ackermann(1989～1990年)：SFB “High Precision Navigation”一First Laserprofilin

7、g at University of Stuttgart；德國(guó)TopScan(1993年)：First commercial applications in Germany TopScan AITM 1020，激光掃描技術(shù)已經(jīng)得到了普及和大規(guī)模使用。至2004年全球已</p><p>　　1.2 LiDAR系統(tǒng)介紹</p><p>　　GPS、INS以及激光掃描器共同組成了一個(gè)整體的LiD

8、AR遙感信息獲取系統(tǒng) (見(jiàn)圖1)。</p><p>　　圖1 機(jī)載LiDAR系統(tǒng)</p><p>　　1.2.1 POS技術(shù)</p><p>　　POS系統(tǒng)是機(jī)載激光探測(cè)與測(cè)距系統(tǒng)的關(guān)鍵，也是必需包含的部件。其核心思想是采用動(dòng)態(tài)差分GPS(即DGPS)技術(shù)和慣性測(cè)量裝置(IMU, Inertial Measurement Unit)直接在航測(cè)飛行中測(cè)定傳感器的位置和

9、姿態(tài)，并經(jīng)嚴(yán)格的聯(lián)合數(shù)據(jù)處理(即卡爾曼濾波)，獲得高精度的傳感器的外方位元素，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)或極少地面控制的傳感器定位和定向。</p><p>　　1.2.1.1 DGPS</p><p>　　用載波相位測(cè)量雖不具備實(shí)時(shí)性，但具有極高的定位精度潛力，可使定位精度達(dá)到厘米級(jí)。機(jī)載LiDAR采用動(dòng)態(tài)載波相位差分GPS系統(tǒng)。利用安裝于飛機(jī)上與LiDAR相連接的和設(shè)在一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)站的至少兩臺(tái)GPS信

10、號(hào)接收機(jī)同步而連續(xù)地觀測(cè)GPS衛(wèi)星信號(hào)、同時(shí)記錄瞬間激光和數(shù)碼相機(jī)開(kāi)啟脈沖的時(shí)間標(biāo)記，通過(guò)載波相位測(cè)量差分定位技術(shù)的離線數(shù)據(jù)后處理獲取LiDAR的三維坐標(biāo)。機(jī)載GPS天線安裝在飛機(jī)頂部外表中軸線附近，盡量靠近飛機(jī)重心和掃描器中心的位置上。另外，地面GPS接收機(jī)的數(shù)據(jù)更新頻率不低于機(jī)載接收機(jī)的更新頻率。如果采用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分技術(shù)，還必須架設(shè)數(shù)據(jù)發(fā)射電臺(tái)，以便把必要的數(shù)據(jù)發(fā)送給作業(yè)飛機(jī)上的接收電臺(tái)上。</p><p>

11、　　1.2.1.2 IMU</p><p>　　IMU獲取的是機(jī)載LiDAR的姿態(tài)信息，即滾動(dòng)、俯仰和航偏角。</p><p>　　雖然DGPS系統(tǒng)可量測(cè)傳感器的位置和速率，具有高精度，誤差不隨時(shí)間積累等優(yōu)點(diǎn)，但其動(dòng)態(tài)性能差(易失鎖)、輸出頻率低，不能兩側(cè)瞬間快速的變化，沒(méi)有姿態(tài)量測(cè)功能。而IMU有姿態(tài)量測(cè)功能，具有完全自主、無(wú)信號(hào)傳播、既能定位、測(cè)速，又可快速量測(cè)傳感器瞬間的移動(dòng)，輸出姿

12、態(tài)信息等優(yōu)點(diǎn)，但主要缺點(diǎn)是誤差隨時(shí)間迅速積累增長(zhǎng)。可以看出DGPS與IMU正好是互補(bǔ)的，因此，最優(yōu)化的方法是對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)獲得的信息進(jìn)行綜合，這樣可得到高精度的位置、速率和姿態(tài)數(shù)據(jù)。IMU/DGPS數(shù)據(jù)的處理主要是通過(guò)卡爾曼濾波來(lái)實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　1.2.2激光掃描儀</p><p>　　激光測(cè)距技術(shù)利用激光的特點(diǎn)是單色性好、方向性強(qiáng)、能量高、光速窄等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)高精度的計(jì)量和檢測(cè)，

13、如測(cè)量長(zhǎng)度、距離、速度、角度等等。激光測(cè)距技術(shù)在傳統(tǒng)的常規(guī)測(cè)量中扮演著非常重要的角色。</p><p>　　激光掃描儀技術(shù)是隨空間點(diǎn)陣掃描技術(shù)和激光無(wú)反射棱鏡長(zhǎng)距離快速測(cè)距技術(shù)發(fā)展而產(chǎn)生的一項(xiàng)新測(cè)繪技術(shù)，是繼GPS空間定位系統(tǒng)之后又一項(xiàng)測(cè)繪技術(shù)新突破。</p><p>　　激光掃描儀是LiDAR的核心，一般由激光發(fā)射器、接收器、時(shí)間間隔測(cè)量裝置、傳動(dòng)裝置、計(jì)算機(jī)和軟件組成(圖2)。 <

14、;/p><p>　　圖2 激光掃描儀的組成</p><p><b>　　1.2.3數(shù)碼相機(jī)</b></p><p>　　LiDAR直接獲得點(diǎn)位三維坐標(biāo)的功能提供了傳統(tǒng)二維數(shù)據(jù)缺乏的高度信息，卻忽略了對(duì)象特征的其它信息，如光譜信息。盡管在提取空間位置信息上，機(jī)載LiDAR數(shù)據(jù)有其自身的優(yōu)勢(shì)，但圖像數(shù)據(jù)包含光譜信息對(duì)認(rèn)識(shí)物體也具有重要的作用。這也是不少

15、應(yīng)用研究將LiDAR數(shù)據(jù)與其它光學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)合使用的原因之一。</p><p>　　利用高分辨率的數(shù)碼相機(jī)獲取地面的地物地貌真彩或紅外數(shù)字影像信息，以彌補(bǔ)LiDAR的不足，以達(dá)到對(duì)生成DEM產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，或作為一種數(shù)據(jù)源，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分類識(shí)別，或作為紋理數(shù)據(jù)源。</p><p>　　1.2.4中心控制單元</p><p>　　機(jī)載LiDAR由多個(gè)重要硬件組成，一個(gè)關(guān)

16、鍵的技術(shù)就是如何實(shí)現(xiàn)三個(gè)重要設(shè)備的精確同步。</p><p>　　中心控制單元一般都采用導(dǎo)航、定位和管理系統(tǒng)構(gòu)成同步記錄IMU的角速度和加速度的增量以及GPS的位置、激光掃描儀和數(shù)碼相機(jī)的數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖3 機(jī)載LiDAR系統(tǒng)工作示意圖</p><p>　　1.3 機(jī)載LiDAR數(shù)據(jù)獲取的基本原理</p><p>　　地球的表面

17、以及覆蓋其上的目標(biāo)，譬如植被、建筑物等都可以對(duì)電磁波產(chǎn)生反射。激光掃描系統(tǒng)上的接收單元所收到的反射信號(hào)包含了地面反射目標(biāo)的信息。大部分激光掃描系統(tǒng)提供了兩種不同的反射信號(hào)數(shù)據(jù)記錄方式即“首次脈沖”(first pulse)和“末次脈沖”(1ast pulse)記錄方式。正常情況下，一束激光光束只產(chǎn)生一次反射，但是，在密集的森林地區(qū)則有可能產(chǎn)生兩次或多次反射。在這種情況下，必須選擇是接收第一次反射的信號(hào)，還是最后一次反射的信號(hào)。根據(jù)不同的

18、使用目的．可以選擇不同的脈沖記錄方式。這種直接距離測(cè)量方法是基于短波電子信號(hào)在一個(gè)均勻的介質(zhì)層內(nèi)(即空氣)，以恒定的速度直線傳播，并且在不同的介質(zhì)分界面(地球表面)被反射回來(lái)。其一般原理可以簡(jiǎn)單描述為：</p><p>　　C=C。／n (1)</p><p>　　其中，C。為真空光速，n為介質(zhì)，即空氣折射率從激光發(fā)

19、射器發(fā)出的激光光束到達(dá)地面并被反射后，被激光器上的接收單元接收和記錄。一般把從發(fā)射到接收這段時(shí)間稱為運(yùn)行時(shí)間t，這個(gè)時(shí)間參數(shù)t與光束的出發(fā)點(diǎn)和地面之間的雙倍距離R成正比，由此可以計(jì)算出此距離：</p><p>　　R =t?c／2 (2)</p><p>　　角度參數(shù)的測(cè)量通過(guò)相應(yīng)的INS系統(tǒng)完成。它們與距離參數(shù)、時(shí)間參

20、數(shù)等一起可以完成對(duì)地面目標(biāo)的三維定位和量測(cè)任務(wù)。</p><p>　　按照激光光束在地面上的軌跡和形狀，激光掃描系統(tǒng)的掃描方式可以分為多種，圖4演示的是其中3種掃描方式。由于掃描方式的不同，其數(shù)據(jù)獲取的方式以及數(shù)據(jù)在地面上的分布情況也不同。在圖(a)和(b)中，激光光束借助于一個(gè)行列掃描儀接收地面目標(biāo)的反射信號(hào)。在飛行過(guò)程中，行列掃描儀圍繞一個(gè)固定的軸線3600旋轉(zhuǎn)。由于飛機(jī)速度等因素的影響，光束在地面上形成個(gè)近

21、似的橢圓，因而也稱其為“行列掃描方式或者近橢圓掃描方式”。在圖(c)演示的掃描方式中，激光光束通過(guò)激光器的調(diào)整而在垂直于飛行方向上左右擺動(dòng)。左右擺動(dòng)的幅度、速度和角度可以根據(jù)飛行的高度、飛行的速度、要求的航帶寬度、地面高差以及要求的掃描密度等做出調(diào)整。由于掃描點(diǎn)在地面上是以“之”字型分布的，所以這種掃描方式也稱為“之”字型掃描方式。</p><p>　　圖4 激光掃描系統(tǒng)不同掃描方式獲取的地面點(diǎn)分布情況</

22、p><p>　　航空激光掃描系統(tǒng)獲取的地面目標(biāo)三維坐標(biāo)是隨機(jī)分布和不規(guī)則的。盡管可以選擇不同的掃描方式(譬如間隔式的斷面掃描方式或旋轉(zhuǎn)式的近橢圓式掃描方式)；不同的反射方式(譬如記錄第一次反射的信號(hào)或記錄最后一次反射的信號(hào))；或者選擇合適的飛行季節(jié)(譬如為了更有效地獲取地面信息，人們一般選擇地面植被較淡的秋季或者沒(méi)有雪覆蓋的冬季等)，獲取的地面三維信息不可避免地會(huì)落在各種各樣的地面目標(biāo)上。圖5演示了激光掃描系統(tǒng)獲取的

23、離散點(diǎn)在一個(gè)地面斷面上的分布情況。</p><p>　　圖5 離散LiDAR數(shù)據(jù)的地面點(diǎn)分布</p><p>　　對(duì)激光掃描系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的目的，就是將上述分布在不同地面目標(biāo)上的點(diǎn)進(jìn)行分離。簡(jiǎn)單地說(shuō)，也就是將分布在地形表面上的點(diǎn)與那些落在非地形表面上的點(diǎn)進(jìn)行有效而準(zhǔn)確的分離。</p><p>　　1.4 機(jī)載LiDAR系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)</p>&

24、lt;p>　　激光數(shù)碼航測(cè)技術(shù)具有速度快、精度高、產(chǎn)品多樣化等優(yōu)勢(shì)，在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)逐漸成為高精度、高質(zhì)量、高要求項(xiàng)目的首選方案。尤其在以下幾個(gè)方面突顯出強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)：</p><p>　?。?）同時(shí)獲取精確的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)和真彩色數(shù)碼影像數(shù)據(jù)，以及RGB真正射影像，只需飛行一次便可獲取豐富的地理信息，可以提供多種類型測(cè)繪產(chǎn)品，包括4D產(chǎn)品，三維景觀，城市高程數(shù)據(jù)等；</p><p>　?。?/p>

25、2）快速生成高精度DEM成果、高精度DOM成果；</p><p>　?。?）直接獲取精確的城市高程數(shù)據(jù)，快速生成三維數(shù)字城市模型；</p><p>　?。?）自動(dòng)化的飛行設(shè)計(jì)及控制導(dǎo)航系統(tǒng)，高效的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)具有傳統(tǒng)航測(cè)方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)；</p><p>　?。?）可提供的產(chǎn)品包括數(shù)字線劃圖（DLG），真彩色數(shù)字正射影像（DOM），高精度數(shù)字地面模型（DEM）以及

26、數(shù)字地表模型（DSM）。這些產(chǎn)品除用于國(guó)土及地籍領(lǐng)域外，還可用于真三維數(shù)字城市建設(shè)等方面；</p><p>　　1.5 LiDAR數(shù)據(jù)的應(yīng)用</p><p>　　機(jī)載LiDAR技術(shù)系統(tǒng)，與現(xiàn)有的測(cè)量方法比較，一方面它可以作為攝影測(cè)量的一種補(bǔ)充，另一方面它也是傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的一種競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)。對(duì)于許多測(cè)量應(yīng)用來(lái)說(shuō)，機(jī)載LiDAR技術(shù)目前可開(kāi)展與其它多種傳統(tǒng)的傳感器包括標(biāo)準(zhǔn)航空相機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、多光譜

27、掃描儀或?qū)ｎ}成像儀的聯(lián)合應(yīng)用。然而，在某些應(yīng)用中，例如林業(yè)、海岸工程或輸電線路等，機(jī)載LiDAR技術(shù)提供的獨(dú)特能力是其他任何技術(shù)都無(wú)法做到的。目前各國(guó)都在應(yīng)用LiDAR技術(shù)，例如：瑞士應(yīng)用LIDAR技術(shù)進(jìn)行國(guó)家森林的邊界監(jiān)測(cè)，防止侵占森林和執(zhí)行退耕還林計(jì)劃；日本則用LiDAR技術(shù)獲取地面精確DTM數(shù)據(jù)，提供給所有衛(wèi)星影像作幾何精糾正使用；馬來(lái)西亞用該技術(shù)對(duì)680公里傾斜電氣化鐵路進(jìn)行改造和擴(kuò)建成為復(fù)線，大大節(jié)省了時(shí)間和經(jīng)費(fèi)；根據(jù)2000

28、年7月1日有關(guān)資料，世界上約有75個(gè)機(jī)構(gòu)開(kāi)放約60個(gè)激光傳感器供實(shí)際應(yīng)用；自1998年以來(lái)，該技術(shù)設(shè)備的年平均增長(zhǎng)率為25% ；由于能快速獲取三維數(shù)字地面數(shù)據(jù)，LiDAR 的市場(chǎng)分額愈來(lái)愈大，以致于美國(guó)老牌制圖公司山卜恩公司也引進(jìn)該技術(shù)；SCOP、EASI和ARC／INFO公司也積極參與LiDAR 系統(tǒng)數(shù)據(jù)的后處理工作。</p><p><b>　　主要應(yīng)用領(lǐng)域有：</b></p>

29、;<p>　?。?）國(guó)土資源與環(huán)境調(diào)查與城鎮(zhèn)地籍調(diào)查</p><p>　　（2）生產(chǎn)DTM、DSM 和DCM 作為地形測(cè)量、數(shù)字地球或GIS的相應(yīng)產(chǎn)品</p><p><b>　?。?）林業(yè)</b></p><p><b>　?。?）海岸工程</b></p><p>　?。?）鐵路、輸

30、電線路選線、快速獲取地形和線路監(jiān)測(cè)</p><p>　?。?）用于突發(fā)事件的快速測(cè)量</p><p>　?。?）數(shù)字城市和數(shù)字地球需要l m 或更小的格網(wǎng)數(shù)據(jù)</p><p>　　（8）濕地和其他受限制地區(qū)的測(cè)量</p><p>　　1.6 機(jī)載LiDAR技術(shù)在城鄉(xiāng)一體化中的應(yīng)用</p><p>　　機(jī)載LiDAR技術(shù)

31、采用高精度POS（DGPS/IMU）系統(tǒng)、高分辨率數(shù)碼相機(jī)、國(guó)際先進(jìn)水平的LiDAR激光掃描系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的航飛系統(tǒng)，為數(shù)據(jù)的獲取提供了強(qiáng)有力的保證。</p><p>　　目前，由于國(guó)內(nèi)的其它數(shù)碼航攝系統(tǒng)還不具備高精度的POS系統(tǒng)，外業(yè)像控點(diǎn)的數(shù)量依舊按照傳統(tǒng)方法布點(diǎn)，數(shù)量較多，而采用機(jī)載LiDAR技術(shù)會(huì)大大減少野外像控點(diǎn)的工作量，且能完全滿足測(cè)圖精度的要求。</p><p>　　

32、機(jī)載LiDAR地面三維數(shù)據(jù)獲取方法比傳統(tǒng)的測(cè)量方法生產(chǎn)數(shù)據(jù)具有外業(yè)成本和后處理成本低的優(yōu)點(diǎn)。機(jī)載LiDAR 系統(tǒng)主要是由于分類和濾波技術(shù)，能把冠層和地面剝離，這在傳統(tǒng)測(cè)量中很難做到。它是一種快速度、成本低、高精度和高密度高程數(shù)據(jù)獲取技術(shù)，不僅能生產(chǎn)數(shù)字高程模型(DEM)，也能生產(chǎn)數(shù)字表面模型(DSM)和數(shù)字城市模型(DCM)。</p><p>　　目前，我國(guó)城鄉(xiāng)一體化建設(shè)急需低成本、高密集、快速度、高精度的數(shù)字高

33、程數(shù)據(jù)或數(shù)字表面數(shù)據(jù)，機(jī)載LiDAR技術(shù)正好滿足這個(gè)需求，因此它必將成為在國(guó)土資源管理領(lǐng)域一個(gè)重要支撐技術(shù)。</p><p>　　機(jī)載LiDAR技術(shù)及其應(yīng)用簡(jiǎn)介</p><p>　　LiDAR系統(tǒng)是一個(gè)先進(jìn)的主動(dòng)傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)本身發(fā)射受控制的激光脈沖照射地面和地面上的目標(biāo)，不依賴太陽(yáng)光照，通過(guò)接受激光脈沖的回波信號(hào)，經(jīng)過(guò)相應(yīng)處理直接獲取地面三維數(shù)據(jù)。相比傳統(tǒng)測(cè)量方法具有高精度、高密集、快

34、速高效的優(yōu)點(diǎn)。</p><p><b>　　系統(tǒng)工作示意圖</b></p><p>　　1.系統(tǒng)主要組成部分</p><p>　　IMU(Inertial Measure Unit)</p><p>　　DC (Digital Camera)</p><p>　　LiDAR (Light Dete

35、ction And Ranging )</p><p>　　Computer control navigation system</p><p><b>　　2.中心控制單元</b></p><p>　　3、機(jī)載LiDAR的功能特點(diǎn)</p><p><b>　　高精度；</b></p>

36、<p><b>　　高密集；</b></p><p><b>　　高效率；</b></p><p><b>　　高分辨率；</b></p><p><b>　　主動(dòng)的測(cè)量方式；</b></p><p><b>　　自動(dòng)化程度高；<

37、;/b></p><p>　　無(wú)需大量的地面控制工作；</p><p>　　可以測(cè)量植被和建筑物高度；</p><p>　　多成果：DSM、DTM、DEM、 NIR、DOM、DLG、專題圖、三維數(shù)字模型等。</p><p>　　數(shù)字正射影像（DEM）成果</p><p>　　國(guó)土與房屋管理專題圖成果</p&

38、gt;<p>　　試驗(yàn)區(qū)局部三維數(shù)字模型成果</p><p>　　國(guó)土與房屋管理專題數(shù)據(jù)庫(kù)成果</p><p><b>　　一、激光點(diǎn)分類</b></p><p>　　Lidar數(shù)據(jù)處理的主要流程包括坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，激光點(diǎn)的編輯。</p><p><b>　　1、激光點(diǎn)編輯</b></

39、p><p>　?。?）首先要建立工作區(qū)：</p><p>　　（2）加載Tmodel，Tscan，Tphoto三個(gè)模塊：</p><p>　　在主菜單上選擇utilities→MDL Applications，彈出MDL框；</p><p>　　在Availlable applications中加載Tmodel, Tscan, Tphoto。&l

40、t;/p><p><b>　　(3) 導(dǎo)入點(diǎn)：</b></p><p>　　在TerraScan菜單條中選擇File→Read points；</p><p>　　選擇要導(dǎo)入的.bin文件。</p><p><b>　?。?）點(diǎn)分類：</b></p><p>　　在TerraSc

41、an菜單條中選擇Classify→Routine→Ground即可自動(dòng)分類；</p><p>　　自動(dòng)分類前要量取建筑物的最大寬度。</p><p>　　首先以點(diǎn)顏色顯示激光點(diǎn)，</p><p>　　TerraScan→View→找出最大建筑物的尺寸。</p><p>　　Classify→Routine→Ground， Classify g

42、round→Initial point →Max Biulding size中改為最大建筑物的長(zhǎng)度即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分類。</p><p>　　點(diǎn)分好類以后，可以以不同方式顯示激光點(diǎn)，如下：</p><p>　　Class是以不同的類別用不同的顏色顯示，</p><p>　　Echo顯示不同的回波次數(shù)，</p><p>　　Elevation顯示不

43、同的高度，</p><p>　　Flightline顯示不同的航跡線，</p><p>　　Intensity顯示不同的密度，</p><p>　　Point color顯示不同的點(diǎn)顏色。</p><p>　　上圖中列表中顯示的是激光點(diǎn)的分類名稱，</p><p>　　例如：默認(rèn)點(diǎn)(Defaut)，地面點(diǎn)(Ground

44、)，低點(diǎn)(Low point) 等等。</p><p>　　點(diǎn)分類后可以查看每種類中點(diǎn)的個(gè)數(shù)，如下在Scan模塊中，Toools→Show statistics。</p><p>　　對(duì)自動(dòng)分類后的激光點(diǎn)建立表面模型，查看分類是否合理。</p><p>　　在工具條中單擊Create editable model；</p><p>　　選擇G

45、round，然后為即將生成的模型命名；</p><p>　　在工具條中單擊Display shaded surface；</p><p>　　在彈出的框中選擇剛生成的模型以及輸出的窗口；</p><p>　　將模型放大后逐步檢查，若出現(xiàn)不合理的地方，即作出該區(qū)域的橫切面，經(jīng)過(guò)分析后修改點(diǎn)的分類；做橫切面的方法如下：</p><p>　　假設(shè)下

46、圖所圈的部位不合理，</p><p>　　在工具條中單擊Draw section做橫切面； </p><p>　　選擇作橫切面的區(qū)域；</p><p>　　在窗口靠下方的View groups中點(diǎn)擊打開(kāi)一個(gè)新窗口，然后在新窗口上點(diǎn)擊一下即顯示該區(qū)域的橫切面。</p><p>　　修改點(diǎn)的分類時(shí)可以用Create editable model工

47、具列中的一系列工具，對(duì)點(diǎn)的類別進(jìn)行重新定義。</p><p>　　4、點(diǎn)分類的檢查步驟：</p><p>　　首先對(duì)整塊數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，剔除噪聲點(diǎn)。</p><p>　　分出地面點(diǎn)，建立模型，查看模型的異常處。檢查模型的異常主要是發(fā)現(xiàn)自動(dòng)分類有明顯錯(cuò)誤和自動(dòng)分類不好處理的地方。自動(dòng)分類明顯錯(cuò)誤的有建筑物錯(cuò)分為地面點(diǎn)的，（見(jiàn)下圖中綠色的為地面點(diǎn)模型，紅色的即為建筑物錯(cuò)分

48、為地面點(diǎn)的。）</p><p>　　水域當(dāng)中點(diǎn)錯(cuò)分為地面點(diǎn)的</p><p>　　地面點(diǎn)自動(dòng)分類不是很好的地方有大量默認(rèn)點(diǎn)中夾雜著一些地面點(diǎn)而引起模型異常的話，將地面點(diǎn)劃分到默認(rèn)點(diǎn)里。</p><p>　　如果在默認(rèn)點(diǎn)下面有一些地面點(diǎn)（見(jiàn)下圖）而引起模型異常的，不對(duì)其進(jìn)行處理，繼續(xù)后面的編輯。</p><p>　　建筑物類主要經(jīng)檢查有無(wú)丟漏，

49、其次檢查落在建筑物頂和側(cè)面的激光點(diǎn)都是建筑物點(diǎn)分在building類里。</p><p>　　落在建筑物內(nèi)部的點(diǎn)若與地面齊平或比地面低的話分為默認(rèn)點(diǎn)，若比地面高的點(diǎn)仍歸為建筑物點(diǎn)。如下兩圖所示。（建筑物內(nèi)部不允許出現(xiàn)地面點(diǎn)）</p><p>　　橋的處理。若判斷出是立交橋，立交橋整體都是橋。過(guò)河的橋把懸空的部分劃分為橋。懸空的高速路和鐵路等為橋，否則為地面點(diǎn)。</p><

50、;p>　　模型中的小坑和鼓包要檢查。引起小坑的點(diǎn)分為低點(diǎn)。</p><p><b>　　2、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換</b></p><p>　　我們用到的軟件是CPS CoordFit其界面如圖1：</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　按照投影要求：（“Final projecti

51、on: Illinois State Plane Coordinate System,West Zone(1202),NAD83(use 2007 Adjustment),Us Survey Foot. The vertical datum will be NAVD88, US Survery Foot. ”），我們需要將最后的激光點(diǎn)（*.las）投影轉(zhuǎn)換成伊利諾斯州平面坐標(biāo)系，高程為NAVD88，單位均為Foot。 </p>

52、;<p>　　首先弄清楚原始激光點(diǎn)數(shù)據(jù)的投影信息，將其填入相應(yīng)的選框如圖2：</p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　然后在輸出標(biāo)簽下將所要求的最后投影信息填入相應(yīng)選框如圖3：</p><p><b>　　圖3</b></p><p>　　在輸入與輸出都設(shè)置好后就