2.机载激光雷达测量系统
《激光雷达技术》教学大纲
《激光雷达技术》教学大纲一、课程基本信息1．课程代码：211054002．课程中文名称：激光雷达技术课程英文名称：（LIght Detection And Ranging）LiDAR technology 3．面向对象：本课程是为遥感科学与技术系与测绘工程系学生开设的专业选修课4．开课学院（课部）、系（中心、室）：信工学院遥感系5．总学时数：32讲课学时数：24 ，实验学时数：86．学分数： 27．授课语种：中文，考试语种：中文8．教材：《机载激光雷达测量技术及工程应用实践》武汉大学出版社二、课程内容简介LIDAR是一种集激光，全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)三种技术与一身的系统，用于获得数据并生成精确的DEM。
这三种技术的结合，可以高度准确地定位激光束打在物体上的光斑。
它又分为目前日臻成熟的用于获得地面数字高程模型(DEM)的地形LIDAR系统和已经成熟应用的用于获得水下DEM的水文LIDAR系统，这两种系统的共同特点都是利用激光进行探测和测量，这也正是LIDAR一词的英文原译，即：LIght Detection And Ranging - LIDAR。
三、课程的地位、作用和教学目标本课程是高等学校摄影测量与遥感专业的一门课程。
《激光雷达原理》主要介绍激光雷达这一新传感器的数据获取原理及在测绘行业中的应用。
其任务是：通过本课程学习，使学生具备激光雷达定位的基本知识，掌握激光雷达数据处理的方法。
培养学生正确的思想和工作方法，为提高学生全面素质，形成综合职业能力和继续学习打下基础。
四、与本课程相联系的其他课程摄影测量五、教学基本要求通过学习，要求学生熟悉激光雷达系统组成、定位原理和误差源以及在测绘行业中的应用。
为进一步研究摄影测量理论和后续课程打下坚实的基础。
六、考核方式与评价结构比例课外作业及考勤30%,期末成绩70%七、教学参考资料[1] 《机载激光雷达测量技术及工程应用实践》，武汉大学出版社。
咨询师继续教育航测遥感试卷
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一、单选题【本题型共20道题】1.发射光路和接收光路一一对应，激光发射频率不受航高和视场角约束，点云数据密度均匀，但是扫描角度小且固定，地面覆盖偏窄的激光雷达扫描方式为：（）A．摆动扫描镜B．旋转正多面体扫描仪C．光纤扫描仪D．隔行扫描仪用户答案：[C] 得分：2.002.模型绝对定向求解7个绝对定向元素时，最少需要量测的控制点数量为:（）A．2 个平高控制点和 1 个高程控制点B．4个平高控制点和 1个高程控制点C．5个平高控制点和 1个高程控制点D．8个平高控制点用户答案：[C] 得分：0.003.以无人机航空摄影测量常用的Canon 5D MarkII为例，其主距为35mm,像元大小为6.4微米，CCD尺寸为5616?3744像素，那么547米相对航高，65%重叠度，短边平行航向时，其对应像片基线长为：（）A．8.39mmB．10.11mmC．12.58mmD．14.27mm用户答案：[A] 得分：2.004.目前数字高程模型的主流形式为（）。
A．规则格网的DEMB．不规则三角网DEMC．Grid-TIN混合形式的DEM用户答案：[A] 得分：2.005.以下哪个测绘产品不属于中心投影：（）A．摄影像片B．立体透视图C．正射影像图用户答案：[C] 得分：2.006.下面哪一项不属于航空摄影测量的3大发展阶段：（）A．模拟摄影测量阶段B．解析摄影测量阶段C．无人机摄影测量阶段D．数字摄影测量阶段用户答案：[B] 得分：0.007.当前民用最高分辨率的遥感卫星WorldView-3的星下分辨率可以达到：（）A．0.61米B．0.50米C．0.31米D．0.25米用户答案：[C] 得分：2.008.遥感应用的电磁波波谱段分布主要位于：（）A．X射线波段B．可见光波段C．红外波段D．微波波段用户答案：[C] 得分：0.009.按用途无人机可分为三类，不包括如下哪项内容：（）A．军用无人机B．固定翼无人机C．民用无人机D．消费级无人机用户答案：[B] 得分：2.0010.以无人机航空摄影测量常用的Canon 5D MarkII为例，其主距为35mm,像元大小为6.4微米，CCD尺寸为5616?3744像素，那么547米相对航高，65%重叠度，短边平行航向时，其对应基线长为：（）A．131mB．158mC．197mD．223m用户答案：[A] 得分：2.0011.高轨静止卫星的轨道高度一般位于（）层。
测绘技术中的机载激光雷达测绘原理与技术
测绘技术中的机载激光雷达测绘原理与技术近年来，随着科技的不断发展，测绘领域也迎来了一系列的创新。
其中，机载激光雷达测绘技术被广泛应用于地质勘探、地形测量、水文学等领域。
本文将围绕机载激光雷达测绘的原理与技术进行探讨，并深入探究其在测绘中的应用。
一、机载激光雷达测绘原理机载激光雷达测绘是一种通过激光束扫描地面并接收反射回来的激光信号，进而获取地理信息的技术。
这种技术的核心原理是利用激光束的发射与接收时间间隔，结合激光光束的传输速度、激光波长等参数，计算出地物的三维坐标。
具体而言，机载激光雷达测绘通过发射一束入射激光束，以较高频率进行扫描，照射到地面上的目标物体上。
随后，激光束与目标物体相互作用，发生反射现象。
机载设备通过接收这些反射回来的激光信号，并记录下激光束的发射时间、接收时间以及激光波长等信息。
最后，利用计算机算法，根据这些测量数据计算出目标物体的三维坐标，生成相应的地图或模型。
二、机载激光雷达测绘技术1.数据采集机载激光雷达测绘的第一步是数据采集。
测绘人员利用机载设备进行飞行，在飞行过程中，机载设备通过激光束对地面上的目标进行扫描并记录下相关数据。
这个过程中需要注意的是，数据采集时的激光束的分辨率和密度要足够高，以获得精确的地物信息。
2.数据处理数据采集之后，需要对采集到的原始数据进行处理。
数据处理的步骤包括去除噪声、滤波、建立点云模型等。
去除噪声是为了提高数据的质量，去除一些无效的数据点。
滤波是为了降低数据的密度，方便后续分析处理。
建立点云模型是为了更好地呈现地物的三维形貌。
3.数据分析与应用经过数据处理之后，得到的点云模型可以用于各种数据分析和应用。
比如，可以进行地形的三维重建，生成数字高程模型（DEM）。
同时，机载激光雷达可以获取地物的高度信息，可用于研究地质灾害，如山体滑坡、泥石流等。
三、机载激光雷达测绘应用领域机载激光雷达测绘技术在各个领域都有着广泛的应用。
以下是几个典型的应用案例。
浅析机载激光雷达测量系统的误差检校方法
【 关键词 】 机载激光 雷达 检校 Ｉ ＭＵ精准度
到 机 载 激 光 雷 达 系统 ．最 引 人 瞩 目的 是 在 机 载 雷 达 系统 上 安
能 力迅 速 有 效
放 角检 校 的 问题 ，而 通 过 研 究 和 探 索 中基 本 上 都 是 用在 航 检
校技术 ， 其 技 术 却 是 高飞 行 、 大光斑、 小 密度 的缺 点 ． 导 致 误 差 的增大 ， 不具有可靠性。
些 误 差 被 称 之 为 定 位 误 差
２ ． ３ ． ２ 测 距误 差
达 测 量 系统 的 主要 以这 三种 技 术 为基 础 而集 成的 综 合性 系统
２ ． １ 激光 雷 达系 统 的组成
一
般 的激 光 雷达 系统通 常是 由全球 定位 系统 、 惯 性 导航 系
统、 激光测距、 扫描 单 位 和控 制 存储 单位 等 几 量技 术 的特 点
机 栽 激 光 雷 达 测 量 技 术 因 为其 优 势 ，在 发 展 时 间 较 短 的
已经 受 到 人 们 普 遍 的 重 视 ． 下 面就 介 绍 下 其 优 势 ： 工 后 于其 他 国 家 ． 但是近年来 ． 由 于 我 国对 激 光 雷达 测 量 系统 的 情 况下。 作 时不 分 昼 夜 ． 具 有 长 久持 续性 的 获得 检 测 区 信 息 ： 对 地 形 数 注重 ， 展 开 了相 当 系统 的 研 究 ， 重 要 研 究 方 向 是 车载 、 机 栽 和 控 制点的数量 少： 数 据 处 理 的 星载三种。 随 着 科 学技 术 的进 步 ． 激 光 雷 达 扫描 系统一 直延 伸 据 不通 过 其 他 介 质 就 可 以取 得 ：
机载激光雷达参数
机载激光雷达参数
机载激光雷达（Airborne LiDAR）是一种高精度三维数据采集设备，可以用于地形测量、地表覆盖分类、建筑物地物提取等多个领域。
下面将对机载激光雷达的主要参数进行详细介绍。
1. 激光发射参数
（1）激光波长：机载激光雷达一般采用近红外波段，波长在800-1064nm之间。
（2）激光脉冲频率：指激光束发出的脉冲数，一般在1-50kHz之间。
2. 接收器参数
（1）接收器视场角：指接收器能够接受的激光束角度范围，通常在30-60度之间。
（2）接收器灵敏度：指接收器的信号增益，一般以电子伏特（V）表示。
（3）接收器噪声：指接收器在没有信号时的最小输出值，正常情况下要小于1个光子。
3. 扫描参数
（1）扫描方式：机载激光雷达主要有两种扫描方式，一种是机械扫描，另一种是固态扫描。
机械扫描一般采用旋转镜头的方式改变激光束的方向，而固态扫描利用微镜片或者转换器件快速切换激光束方向。
（2）扫描速度：机载激光雷达的扫描速度通常在10-50Hz之间。
4. 定位参数
（1）定位系统类型：机载激光雷达的定位系统通常采用GPS、IMU等。
（2）定位精度：指机载激光雷达采集的数据对应的位置精度，通常在10cm以内。
5. 数据处理参数
（1）数据格式：机载激光雷达数据格式通常为LAS或ASCII格式。
（2）能量密度：指激光雷达扫描的数据点密度，一般在1-30点/m2之间。
（3）分辨率：指数据采集的最小细节尺寸，一般在10-50cm之间。
探讨机载激光雷达系统在测绘领域的应用
探讨机载激光雷达系统在测绘领域的应用广泛应用于测绘领域的机载激光雷达系统不仅操作较为复杂且具有极强的综合性，该系统的运行需要多种系统同时运行辅助进行，如激光扫描系统、航拍系统、卫星定位系统等。
笔者结合多年的实际工作经验并结合相关资料，对机载激光雷达系统的现状、技术及应用等作了简要分析，以期为相关从业或研究人员提供借鉴与参考。
标签：机载激光雷达系统；应用现状；技术一、机载激光雷达系统的应用现状据有关文献记载，机载激光雷达系统最早出现于二十多年前，在美国的航天领域中被用于测量物体间的距离。
随着科技水平的进一步提高，机载激光雷达系统的应用范围也逐渐由简单的测量扩大到更多的领域中。
近年来，机载激光雷达系统在世界各国各领域范围内的市场份额逐渐增大。
与美国、德国等具代表性的国家相比，我国引入机载激光雷达系统的时间较晚，但发展速度却十分迅速，现阶段，机载激光雷达系统已被广泛应用于我国地质勘测、城市建设等方面。
除此之外，我国相关研究人员正致力于研究如何将与之相关的激光扫描系统等应用于交通领域。
二、机载激光雷达测量技术概述（一）主要特点及性能测量技术是机载激光雷达系统最先开发的技术之一，也是迄今为止最高效的技术性能之一。
其不仅能够高度覆盖测量范围，高效率进行测量，而且其测量数据十分精确。
准确来说，机载激光雷達技术的测量误差能够严格控制在十五厘米以内。
此外，其测量过程中所得出的点云数据还能够准确反映所勘测地区的地形、地貌等，为测量人员的实际测量降低难度，进一步提高了测量数据的精确性。
除此之外，机载激光雷达在应用于测量时使用的测量方法是主动测量，对所要测量的区域进行实地勘测。
使用机载激光雷达进行测量的最大优点是其工作的开展不受周围环境及天气状况的影响，无论是白天或是黑夜，或是浓雾、阴雨等天气，均能够正常开展工作。
与此同时，机载激光雷达的测量技术具有较强的穿透力，应用于植被茂盛的地区时，也能够直接穿过植被测量被植被所覆盖的区域，且不会出现其测量结果因植被的影响而不准确的情况。
机载激光雷达系统组成讲解
机载激光雷达系统组成讲解机载激光雷达系统由激光发射器、激光接收器、数据处理器、导航系统等组成。
它是一种利用激光技术进行远距离探测和测量的设备，广泛应用于航空、地质勘探、测绘、军事等领域。
激光雷达是一种主动式遥感技术，利用激光束对目标进行扫描和测量。
激光发射器通过发射脉冲激光束，激光束经过大气层后与目标相互作用，一部分激光束被目标反射回来，被激光接收器接收到。
激光接收器将接收到的激光信号转换成电信号，并通过数据处理器进行处理和解析，得到目标的距离、速度、方位等信息。
机载激光雷达系统具有许多优点。
首先，它能够实现高精度的测量。
激光束的波长短，可以实现毫米级的测量精度，尤其适用于需要高精度测量的应用领域。
其次，机载激光雷达系统具有较长的探测距离。
激光束在大气层中传播的衰减较小，因此可以实现远距离的目标探测。
再次，机载激光雷达系统具有高测量速度。
激光束的传播速度非常快，可以实现高速目标的测量和探测。
此外，机载激光雷达系统还具有对地形和目标的三维测量能力，可以获取目标的高程、坐标和形状等信息。
在航空领域，机载激光雷达系统被广泛应用于飞行安全监测和地形测绘。
通过激光雷达系统，可以对航空器周围的地形、建筑物和障碍物进行高精度的三维测量，为飞行员提供准确的导航和避障信息，提高飞行安全性。
此外，机载激光雷达系统还可以用于地理信息系统（GIS）的建设，通过对地表地貌的测量，实现地理信息的采集和更新。
在地质勘探和测绘领域，机载激光雷达系统被应用于地形测绘和地质灾害监测。
通过激光雷达系统，可以获取地表的高程和形状信息，为地质勘探和地质灾害监测提供准确的数据支持。
此外，机载激光雷达系统还可以用于海洋测量和海洋资源勘探，通过对海洋表面的反射激光进行测量，可以获取海洋的波浪、潮汐和海流等信息。
在军事领域，机载激光雷达系统被广泛应用于目标探测和情报获取。
通过激光雷达系统，可以实现对地面、海面和空中目标的探测和跟踪，为军事侦察和目标打击提供准确的数据支持。
机载激光雷达的知识
机载激光雷达的知识发布日期:2009-09-04 我也要投稿!作者:网络阅读:309[ 字体选择：大中小 ]机载激光雷达特点、分类及其发展激光雷达可以按照所用激光器、探测技术及雷达功能等来分类。
目前激光雷达中使用的激光器有二氧化碳激光器，Er:YAG激光器，Nd：YAG激光器，喇曼频移Nd：YAG激光器、GaAiAs 半导体激光器、氦-氖激光器和倍频Nd：YAG激光器等。
其中掺铒YAG激光波长为2微米左右，而GaAiAs激光波长则在0.8-0.904微米之间。
根据探测技术的不同，激光雷达可以分为直接探测型和相干探测型两种。
其中直接探测型激光雷达采用脉冲振幅调制技术（AM），且不需要干涉仪。
相干探测型激光雷达可用外差干涉，零拍干涉或失调零拍干涉，相应的调谐技术分别为脉冲振幅调制，脉冲频率调制（FM）或混合调制。
按照不同功能，激光雷达可分为跟踪雷达，运动目标指示雷达，流速测量雷达，风剪切探测雷达，目标识别雷达，成像雷达及振动传感雷达。
激光雷达最基本的工作原理与无线电雷达没有区别，即由雷达发射系统发送一个信号，经目标反射后被接收系统收集，通过测量反射光的运行时间而确定目标的距离。
至于目标的径向速度，可以由反射光的多普勒频移来确定，也可以测量两个或多个距离，并计算其变化率而求得速度，这是、也是直接探测型雷达的基本工作原理。
由此可以看出，直接探测型激光雷达的基本结构与激光测距机颇为相近，相干探测型激光雷达又有单稳与双稳之分，在所谓单稳系统中，发送与接收信号共同在所谓单稳态系统中，发送与接收信号共用一个光学孔径。
并由发射/接收（T/R）开头隔离。
T/R开关将发射信号送往输出望远镜和发射扫描系统进行发射，信号经目标反射后进入光学扫描系统和望远镜，这时，它们起光学接收的作用。
T/R 开关将接收到的辐射送入光学混频器，所得拍频信号由成像系统聚焦到光敏探测器，后者将光信号变成电信号，并由高通滤波器将来自背景源的低频成分及本机振荡器所诱导的直流信号统统滤除。
激光雷达测量系统介绍
激光雷达测量系统介绍数据事业部李谨Lidar (Light Detecting And Ranging)技术是一种利用光束来探测物体和测定距离的高科技集成系统，代表着当前数码测绘技术的前沿。
机载GPS提供Lidar系统的空间位置，惯性测量系统提供Lidar激光的方向，激光系统提供激光脉冲，计算机系统提供高速、大规模数据存储空间与处理能力。
近年来，国内外学者对于lidar的应用做了大量的研究。
其主要研究集中在lidar数据的矫正和匹配问题、基于近距离小功率lidar测距器的目标的表面重建研究，以及基于正射影像或遥感影像的房屋建模研究等等。
一．Lidar技术产生背景激光是60年代发展起来的一门崭新的学科。
40年来，经过基础理论和应用技术研究，目前已经进入全面发展和应用阶段。
激光技术的发展和应用不仅使古老的光学技术别开生面，而且广泛渗透到各个学科。
它已成为科学技术领域中强有力的研究工具和行之有效的手段，带动和促进了科学技术的发展。
利用激光作为遥感设备，可追溯到30多年以前。
从20世纪60年代到70年代这段时期,人们进行了多项试验,结果都显示了利用激光进行遥感的巨大潜力,其中包括激光测月和卫星激光测距。
美国早在20世纪70年代阿波罗登月计划中就应用了激光测高技术。
20世纪80年代末,以机载激光扫描测高技术为代表的空间，对地观测技术在多等级三维空间信息的实时获取方面产生了重大突破。
随着相关技术的发展和社会需求的不断扩大,机载激光扫描测高技术的发展日新月异。
机载激光扫描测高系统能够快速获取精确的高分辨率数字地面模型，以及地面物体的三维坐标，进而获取地表物体的垂直结构形态。
同时，配合地物的视频或红外成像结果,增强了对地物的认识和识别能力,在摄影测量与遥感及测绘等领域具有广阔的发展前景和应用需求。
机载激光扫描测高技术的发展，为获取高时空分辨率的地球空间信息，提供了一种全新的技术手段。
使人们从传统的人工单点数据获取，变为连续自动数据获取,提高了观测的精度和速度，使数据的获取和处理逐渐向智能化、自动化方向发展。
机载LiDAR在电力行业中的应用-1
国产LiDAR在电力行业中的应用——以E+AP机载激光电力巡线系统为例摘要：机载激光雷达测量技术是继GPS技术之后在遥感测绘领域的又一场技术革命，而国产LiDAR的出现也必将引起国内测绘行业一场新的变革。
LiDAR技术凭借其主动测量、穿透性好、准确高效的特点在电力建设与巡线中更能体现出它的优势。
1.引言随着经济的发展、高速铁路的建设，国家对电力的需求也呈高速增长，相应地对电网建设的需求也越来越高。
国家在十二五期间也投入了巨额资金用于电网的建设，新增线路1.32万公里，其中直流线路1.22万公里。
计划到2020年底，中国将建成覆盖华北、华中、华东地区的特高压交流同步电网，建成800千伏特高压直流工程15个，包括特高压直流换流站约30座、线路约2.6万公里，输送容量达9440万千瓦。
面对如此大规模的电力网络，如何进行高效地管理，保证电网正常运行，确保输电安全，显得尤为重要。
而机载激光雷达测量系统可以同步采集高精度激光点云数据和高分辨率影像数据，结合地理信息技术可大大提高电网建设的水平与效率，正好满足了这种需求。
机载激光雷达测量技术是继GPS技术之后在遥感测绘领域的又一场技术革命。
但该种技术自问世以来在国内市场一直处于垄断地位，而地理信息属于国家机密，因此为了国家信息的安全，迫切需要研制自己的机载激光雷达测量系统。
机载激光雷达测量集成了激光扫描仪和POS两种最主要的探测传感器，利用激光测距原理和摄影测量原理，快速获取大面积地球表面的三维数据，具有测量速度快、精度高，穿透性好，受外界环境影响小，自动化程度高等特点，最大程度地反映地表真实状况，可快速生成DEM、DSM和DOM.。
机载激光雷达测量技术不仅可以用于电网规划，为电力线路优化，外业勘测，设计施工提供数据支持与指导，而且还可以用于电力线预警监测，可以恢复电力线实际形状，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。
机载激光雷达
四、机载激光雷达
LiDAR数据采集及处理流程
LiDAR 的应用
? 数字高程模型(DEM)的应用 ? 农林业方面应用 ? 电力行业应用 ? 公路勘察设计应用 ? 海岸工程方面应用 ? 灾害监测与环境监测应用 ? 数字城市应用
LiDAR在数字高程模型(DEM)的应用
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、建筑物和植被阴影对周围物体测量不造成的影响 3、在其他的测量仪器难以到达的区域具有独特的优势 4、Lidar 直接获取三维坐标，无需对DEM数据进行正射校正。
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 空直升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 地形图的快速生成。
LiDAR在海岸工程方面的应用
传统的摄影测量技术有时不能用于反差小或无明显特征的地 区，如海岸及海岸地区。另外海岸地区的动态环境也需要经常更 新基准测量数据。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、 海边提防和海岸森林的三维测量和动态监测。
其应用已超出传统测量、遥感所覆盖的范围，成 为一种独特的数据获取方式。
四、机载激光雷达
激光测距原理 激光雷达最基本的工作原理与无线电雷达没有区
别，即由雷达发射系统发送一个信号，经目标反射后 被接收系统收集，通过测量反射光的运行时间而确定 目标的距离。
激光器到反射物体的 距离(d)= 光速(c) ×时间(t)/2 激光束发射的频率能从每秒几个脉冲到每秒几万 个脉冲，接收器将会在一分钟内记录六十万个点。结 合GPS得到的激光器 位置坐标信息 ，INS得到的激光 方向信息 ，可以准确地计算出每一个激光点的大地坐 标X、Y、Z，大量的激光点聚集成激光点云，组成点 云图像。
浅谈机载激光雷达测量(LIDAR)技术在公路勘测中的应用
主光轴姿态参数 的姿态测量装置 。
激光测量系统 ： 用于测定 激光雷达信号 发射
量系统使用了机载激光测距设 备 、 全球定位系统
（ Ｐ ） 陀螺稳定平 台等设备 ， ＧＳ、 飞行高度为 ５ ０— ０
６ ０ 直 接 测 距 与 定 位 ， 终 得 到 Ｄ Ｍ。美 国 ０ ｍ， 最 Ｅ
Ｎ Ｓ Ａ Ａ还开 发 研 制 了机 载 激 光 植 被 成 像 传 感 器 系
分离为地面点和非地面点 ， 利用地 面激光点绘制
坐标 。Ｇ Ｓ的测量精 度保持在 厘米级 ， Ｐ 解算 指标
为 ： 反算 较 差 ＜ ＝ ． ｍ；Ｄ Ｐ＜３ ５； 测 卫 星 正 ０２ Ｐ Ｏ ． 观 数 ＞＝ ４颗 ； 估 位 置 精度 ＜０ １ 预 ． ｍ。 ３ ３ 激 光数 据 预 处 理 ．
２ １ 年第 １ ０１ 期
汤
敏
浅谈 机载激光雷达测量（ Ａ ） ｕＤ Ｒ 技术在公路勘测中的应用
总第 １１ ４ 期
浅 谈 机 载 激 光 雷 达 测 量 （ Ｉ ＡＲ） 术 Ｌ Ｄ 技
在 公 路 勘 测 中 的 应 用
汤 敏
（ 广东省公路勘察 规划设计 院股份有限公司 ， 州 ５００ ） 广 １５７
设计将激光测高仪安置在飞机 上 ， 同时为 了提高
（） １ 机载激光雷达测量设备主要包括 四大部 件：
采点效率和带宽 ， 采用 扫描的方式来 改变激光束
的发射 方 向 ， 设 备有 机 的集成 在 一起 协 同工 将
作 ， 构成 了一个 机载 激 光 雷 达测 量 系 统 。 就
随着 机 载激 光 雷 达 系统 的不 断 成 熟 ， 应 用 其
用的势头 。
２ 机 载 激 光 雷 达 系统 的 组 成
机载激光雷达
机载激光雷达简介机载激光雷达（Airborne LiDAR）是一种在飞行器上搭载的激光雷达系统，用于高精度地测量地表地形、建筑物、植被和其他地貌特征的三维信息。
它通过发射激光束并测量激光束从发射到接收的时间来计算距离，并通过大量的测量点生成精确的地形模型。
工作原理机载激光雷达的工作原理基于激光雷达的时间测量法。
在飞行器上安装有激光发射器和接收器，激光束从飞行器发出并照射到地面。
激光束照射到地面上的物体后会反射回来，接收器会记录下激光束从发射到接收的时间差。
根据光速固定的特性，可以通过时间差和光速计算出激光束在空间中的传播距离。
机载激光雷达一般会搭配惯性测量单元（IMU）和全球定位系统（GPS）来获取飞行器的位置和姿态信息。
这些信息可以用于计算飞行器相对于测量点的水平和垂直位置，从而得到准确的地形数据。
应用领域机载激光雷达在地理测绘、环境监测和灾害管理等领域得到了广泛应用。
在地理测绘中，机载激光雷达可以快速、准确地获取地形和地貌信息，用于制图和建模。
它可以用于制作数字高程模型（DEM）和数字地表模型（DSM）。
这些模型可以用于城市规划、土地利用规划和自然资源管理。
在环境监测方面，机载激光雷达可用于监测森林、湿地和河流等生态系统。
通过获取植被和地表高度信息，可以评估生态系统的健康状况和植被生长情况。
它还可以检测土地表面的变化，例如岩石滑坡和河岸侵蚀等。
在灾害管理中，机载激光雷达可以用于识别潜在的自然灾害风险区域。
通过获取地表形状和地貌信息，可以评估山体滑坡、泥石流和洪水等灾害的潜在影响范围。
这有助于制定应急救援计划和减轻灾害损失。
优势和挑战机载激光雷达相比于传统的测量方法有许多优势。
首先，它可以快速获取大量的三维测量点，使得地形模型更加准确和详细。
其次，它可以在复杂的地形和植被条件下工作，无论是平地还是山区，都可以获取高质量的数据。
此外，机载激光雷达还可以实现高密度测量，使得更多的细节能够被捕捉到。
机载激光雷达航测技术【范本模板】
机载激光雷达航测技术机载三维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。
该技术基于激光测距、GPS定位、惯导测量、及航空摄影测量原理，可以快速、低成本、高精度地获取三维地形地貌、航空数码影像等空间地理信息数据。
激光雷达工作原理图1、机载激光雷达设备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).其中机载激光扫描仪部件采集三维激光点云数据,测量地形同时记录回波强度及波形；航空数码相机部件拍摄采集航空影像数据;POS系统部件测量设备在每一瞬间的空间位置与姿态，其中GPS确定空间位置，IMU惯导测量仰俯角、侧滚角和航向角数据.机载激光雷达设备主要构成天宝公司Harrier 68i是当今世界最强性能水平的全新一代机载三维激光雷达系统之一，在系统稳定性、硬件性能指标、软件配套等方面领先于其它同类产品。
Harrier 68i机载激光雷达测量系统该设备具有以下特点：➢能够接收无穷次回波的全波形数据➢最大脉冲频率可高达40万赫兹➢距离精度最高可为±2 cm➢实现与GPS、INS、数码相机等设备无缝结合➢符合激光安全标准，允许在任何高度进行安全操作➢IMU惯导仪的采样频率高达200Hz➢集成高精度航空数码相机，像素为6000万2、生产流程机载激光雷达航测作业的生产环节，主要包括航飞权申请、航摄设计、航摄数据采集、数据预处理、激光数据分类、数字高程模型(DEM)制作、数字正射影像（DOM）制作、建筑物三维白模生产等环节.机载激光雷达航测工作流程1)航摄准备。
该阶段除需进行项目所需资料的收集以及人员和设备的配备保障等各项项目准备工作外,最主要的工作是按相关规定和流程申请获得项目测区的航飞空域使用权，这是开展后续工作的前提条件.航飞权办理流程如下图所示：航飞权办理流程示意图2)航空摄影.对测区范围进行航空摄影数据采集，获取激光点云、航空数码影像、POS、地面GPS基站等各类激光雷达航测的原始数据.3）数据处理。
2022年咨询师继续教育遥感试题
2022年咨询师继续教育遥感试题一、单选题【本题型共20道题】1.解析空中三角测量的三种方法中，误差方程直接对原始观测值列出，严密，但计算量大。
同时因为非常方便引入非摄影测量附加观测值，如POS数据，从而成为目前主流的空三算法是（）。
A．航带法B．独立模型法C．光束法D．区域网法用户答案：[B]得分：0.002.航测法成图的外业主要工作是（）和像片测绘。
A．地形测量B．像片坐标测量C．地物高度测量D．地面控制点测量用户答案：[B]得分：0.003.解析空中三角测量的三种方法中，所求未知数非真正的原始观测值，故彼此不独立，模型最不严密的方法是:（）A．航带法B．独立模型法C．光束法D．区域网法用户答案：[A]得分：2.004.摄影测量共线方程是按照摄影中心、地面点和对应的（）三点位于一条直线上的几何条件构建的。
A．像点B．模型点C．地面点D．定向点用户答案：[A]得分：2.005.以一张像片组成的一束光线作为一个平差单元，以中心投影的共线方程作为平差的基础方程，通过各光线束在空间的旋转和平移，使模型之间的公共光线实现最佳交会，将整体区域最佳地纳入到控制点坐标系中，从而确定加密点的地面坐标及像片的外方位元素的空中三角测量方法称为:（）A．航带法空中三角测量B．独立模型法区域网空中三角测量C．光束法区域网空中三角测量用户答案：[C]得分：2.006.解析空中三角测量是航空摄影测量的核心步骤，其输入条件通常不包括如下哪项内容：（）A．航摄影像B．相机参数C．外业像控成果D．外业调绘成果用户答案：[A]得分：0.007.以下哪个参数不属于影像的内方位元素：（）A．像主点相对于影像中心位置的分量某0B．像主点相对于影像中心位置的分量y0C．镜头中心到影像面的垂距（主距）D．焦距用户答案：[D]得分：2.008.应根据成图比例尺选择合适的地面分辨率，1：1000成图应用时，影像的地面分辨率不低于：（B）A．5cmB．10cmC．15cmD．20cm用户答案：[B]得分：2.009.下列哪项不属于绿色植物的光谱反射特征：（）A．叶绿素吸收（0.4-0.76mm），有一个小的反射峰，位于绿色波段（0.55mm），两边（蓝、红）为吸收带（凹谷）B．植被叶细胞结构产生的植被特有的强反射特征（0.76-1.3mm），高反射，在0.7mm处反射率迅速增大，至1.1处有峰值C．水分吸收（1.3-2.5mm），受植物含水量影响，吸收率增加，反射率下降，形成几个低谷D．在蓝绿光波段有较强的反射，在其他波段都有较强吸收，尤其是近红外波段，几乎被全部吸收用户答案：[C]得分：0.0010.不论采用航带法、独立模型法，还是光束法平差，区域网空中三角测量的精度最弱点位于区域的:（）A．区域的四周B．区域的中央C．平均分布D．与位置无关用户答案：[B]得分：0.0011.以下常用遥感传感器中不成像的传感器是：（）A．摄影机B．照相机C．多波段扫描仪D．红外辐射计用户答案：[D]得分：2.0012.高清卫星影像可以应用于测绘领域，其中0.50米分辨率的WorldView-2影像最高可应用于：（）比例尺地形图的成图。
轻小型无人机载激光雷达测量系统检校方法
轻小型无人机载激光雷达测量系统检校方法
田绿林;邢帅;郭松涛;陈丽;王丹菂
【期刊名称】《信息工程大学学报》
【年(卷),期】2024(25)1
【摘要】轻小型无人机载激光雷达测量系统具有成本低廉、作业便利等优势,其应用领域越来越广泛。
但现有系统由于控制成本等原因,使其直接采集的点云数据质量不高,必须通过地面检校来消除系统误差。
设计了一套适用于轻小型无人机载激光雷达测量系统的检校方案,首先设计了一种可灵活组装与使用的圆型靶标器,其次建立了以航带点云为单元的区域网平差模型,最后通过精确测量靶标器中心点的真实地面坐标和采集点云坐标,平差求解出每条航带点云的几何校正参数并以大疆禅思L1激光雷达测量系统为例对该方法进行了实验。
结果表明该方案可显著提升原始点云的定位精度。
此外,通过设计不同的靶标器布设方案对检校实施方案进行了探讨,总结了靶标器最佳布设原则。
【总页数】9页(P65-73)
【作者】田绿林;邢帅;郭松涛;陈丽;王丹菂
【作者单位】信息工程大学;智慧中原地理信息技术河南省协同创新中心
【正文语种】中文
【中图分类】P237;TN958.98
【相关文献】
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工程建设 服务和性能：
全球服务
开放服务： • 定位精度: 10 m • 测速精度: 0.2 m/s • 授时精度: 20 ns
区域服务
广域差分服务 • 定位精度: 1 m 短报文通信服务
授权服务
INS姿态测量系统
•惯性导航系统（INS，以下简称惯导）是一种不依赖于外部信息 、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。其工作环境不仅包括 空中、地面，还可以在水下。 •惯导的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在 惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航 坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等 信息。但惯导有固定的漂移率，这样会造成物体运动的误差，因 此射程远的武器通常会采用指令、GPS等对惯导进行定时修正， 以获取持续准确的位置参数。惯导系统目前已经发展出挠性惯导 、光纤惯导、激光惯导、微固态惯性仪表等多种方式。陀螺仪由 传统的绕线陀螺发展到静电陀螺、激光陀螺、光纤陀螺、微机械 陀螺等。激光陀螺测量动态范围宽，线性度好，性能稳定，具有 良好的温度稳定性和重复性，在高精度的应用领域中一直占据着 主导位置。由于科技进步，成本较低的光纤陀螺（FOG）和微机 械陀螺（MEMS）精度越来越高，是未来陀螺技术发展的方向。
1、机载激光雷达测量系统组成
机载激光雷达的组成
机载激光雷达测量技术是激光 技术、计算机技术、高动态载体姿 态测定技术和高精度动态GPS差分 技术迅速发展的集中体现
• 激光测距技术已经发展到无合作目标的激 光测距系统 • GPS定位技术的出现彻底解决了海陆空的定 位问题 • INS和GPS的集成使确定高动态载体姿势成 为可能
脉冲频率（KHZ）2 扫描频率 扫描角 飞行高度(m) 0-50 0-±20° 330—1000
扫描带宽
回波记录 激光脚点 理论侧滚 航向精度
0—0.73H
首次或尾次 1点/6m2 0.04° 0.05°
0.25H
首次、尾次 4点/1m2 0.01° 0.02°
1.15H
首次 9点/1m2 0.08°—0.1° 0.1°—0.15°
激光雷达测距系统
旋转镜
距离测量电子器件
θ
激光束
1、激光发射 2、激光探测 3、时延估计 4、时延延迟
激光雷达测距系统
距离测量的四个过程： 1、激光发射,通过扫描镜的转动并发射到地面, 同时信号取样得到激光主波脉冲; 2、激光探测，通过同一个扫描镜和望远镜收集 反射回来的激光回波信号，并转换为电信号； 3、时延估计； 4、时间延迟测量；
激光雷达技术
——机载激光雷达ower@
主要内容
1. 2. 3. 4. 机载激光雷达组成 机载激光雷达测量对地定位原理 机载激光雷达测量技术的特点 机载激光雷达测量技术与其它技术的比 较 5. 几种商用激光雷达测量系统简介 6. 机载激光雷达测量的工作流程与内业数 据处理
飞行高度：20000英尺； 频率：15000HZ； 带宽：8km； 5m间距；
垂直方向精度±1m； 每km2的价格便宜，处理快； 适合大范围及首次作业区； 数据采集速度快； 数据发布更快； 高程精度较低； 在陡坡地区，由于雷达、阴影和 透视收缩效应的影响而受限制； 植被覆盖地区效果较差；
主要 优点
主要 缺点
机载激光雷达测量同航空摄影测量 的比较
摄影测量 在相同的飞行高度下，飞行带宽宽，覆 盖面积大 受天气影响 数据自动化程度低，特别是处理航片时 需要人工干预 GPS（INS可选）、GPS/INS数据采用 率低 机载激光雷达测量 飞行带宽较窄，容易形成漏飞区域 理论上能全天侯采集数据，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 GPS+INS（价格昂贵）、GPS/INS数 据采样率高
机载激光雷达测量同航空摄影测量 的比较
摄影测量 被动式测量 透视几何原理 采样覆盖整个摄影区域 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经比较成熟 可利用的传感器类型很多 飞行计划相对简单 机载激光雷达测量 主动式测量 极坐标几何定位原理 驻点采样 直接获取地面三维坐标 不成像或质量很差的单色影像 新技术需不断发展，具有很大发展潜力 可供选择的传感器类型较少 飞行计划相对复杂，要求较苛刻
5 几种商用机载激光雷达测量 系统简介
• • • • ALTM1020 TS TopoSys Fli-Map1 Saab TopEye
ALTM1020
TopoSys
Fli-Map
TopEye
主要技术指标
系统名称 扫描方式 载体平台 激光波长（） ALTM1020 振动扫描镜 飞机、直升飞机 1.047 TopoSys 旋转扫描镜 或光纤阵列 飞机、直升飞机 1.540 83 600 ±7° <1000 Fli-Map1 旋转扫描镜 直升飞机 0.9 8 40 ±30° 20—200 TopSys 振动扫描镜 飞机、直升飞机 1.064 <6 25 ±20°/±10° 200—1000
0.73H
多次 1点/4m2 0.02° 0.03°
6 工作流程及内业数据处理
飞行计划 GPS数据质量检查 航迹计算 系统参数测定和检校 激光脚点位置计算 激光点云生成 分割
外业数据采集
野外初步质量分析和控制
否 是
自动分类 内部QA/QC 手工分类 最后QA/QC
数据内业后处理
小结
1. 机载激光雷达测量的系统组成、激光扫描测距的 原理、动态GNSS定位、INS姿态测量系统、 GPS确定姿态的基本原理和方法 2. 分析了机载GPS动态定位的主要误差源 3. 给出了机载激光雷达测量的定位原理，介绍了几 种常用的记载激光雷达测量系统的技术参数指标 4. 总结了机载激光雷达测量技术的优越性，并在此 基础上详细比较比较了机载激光雷达测量同机载 InSAR系统以及同摄影测量的差异，各自的优缺 点 5. 机载激光雷达系统的工作流程和数据处理步骤
多天线陈列GPS确定姿态
测姿型GPS接收机系统在动态载体上 安装有以下优点 ① 能够实现自行初始化和天线自动测绘
② ③ 具有提高姿态测量精度的有利因素 具有实现实时差分的能力
2 机载激光雷达测量对地定位原理
O S
P
3 机载激光雷达测量技术的特点
① 一种直接测量系统（主动式） ② 激光脉冲信号能够部分的穿过植被，快速获得 高精度高空间分辨率的森林或山区真实数字地面 模型 ③ 基本不需要地面控制点，地形数据采集速度快 ④ 作业安全 ⑤ 作业周期快，易于更新 ⑥ 时效性强 ⑦ 将信息获取、信息处理及应用技术纳入同一系统 中，有利于提高自动化高速化程度
与传统测量方式的比较
数据获取方式像大地测量系统 数据后处理方式像摄影测量系统
1、机载激光雷达测量系统组成
•动态差分GPS接收机 •INS或多天线陈列GPS系统 •激光测距仪 •CCD相机
机载激光雷达测量系统的组成单元
测距单元
扫描仪
控制、监测、记 录单元
激光脚点
扫描方向
差分GPS
惯性测量单元
扫描带宽
激光雷达测距系统 •定义
包括：激光脉冲测距系统、光电扫描仪 及控制处理系统 YAG 激光器 是以钇铝石榴石晶体为基质的一种固 原理：脉冲测时测距和激光相位差测距 体 激光器 。钇铝石榴石的化学式是Y3 Al5 O15 ,简 主要采用：脉冲测时测距、Nd：YAG激 称为YAG。在YAG基质中掺入激活离子Nd3+ (约 1%)就成为Nd:YAG。实际制备时是将一定比例的 光，波长：800-1600nm，脉宽：10Al2 O3 、Y2 O3 和NdO3 在单晶炉中熔化结晶而 15ns，峰值功率可达兆瓦，当前测距精 成。Nd:YAG属于立方晶系, 是各向同性晶体。 度可到1-3mm
动态GNNS定位
•动态差分定位 •精密单点定位 •GNNS动态定位及影响精度的主要 因素
动态GNNS定位
工程建设 系统组成：
空间段：由5颗GEO卫星和30颗Non-GEO卫星组成
GEO 卫星
星座
Non-GEO 卫星
工程建设 坐标系统：
北斗系统采用中国2000大地坐标系 （CGS2000）。 CGS2000与国际地球参考框架ITRF的一 致性约为5个厘米 。
谢 谢！
4 机载激光雷达与机载InSAR的比较
4 机载激光雷达与机载InSAR的比较
LIDAR:AeroScan INSAR:Star-3i
飞行高度:8000英尺； 主要技术 频率：1500HZ； 带宽：1.8km； 参数 4m点间距；
垂直方向精度±15cm； 小区域及走廊区域最为理想； 非常适合植被覆盖和裸露区的真 实DEM提取； 扫描角内提供大范围扫描； 产品更贵； 数据发布慢； 测量带宽有限，大范围作业受限； 数据获取效率低；