机载激光雷达测量技术及应用
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《１∶５００、１∶１０００、１∶２０００地形图航空摄影测 ６ ＧＢ７９３１－２００８
量外业规范》 《１∶５００、１∶１０００、１∶２０００地形图航空摄影测 ７ ＧＢ７９３０－２００８ 量内业规范》 ８ ＧＢ１８３１６－２００８ 《数字测绘成果质量检查与验收》 ９ ＧＢ／Ｔ２４３５６－２００９ 《测绘成果质量检查与验收》
（１）点云 提供工程坐标系下分类后的分幅点云，点云格 式为 ＬＡＳ格式。点云分类后成果需包 含 地 面、桥 梁、其他三个类别，类别编码在 ＴｅｒｒａＳｏｌｉｄ软件里分 别为 ２、６、１。激光点云分类时不要去除相邻航带重
叠区。 （２）ＤＬＧ ＤＬＧ文件使用 ＤＷＧ格式未加密文件，ＤＷＧ文
件版 本 采 用 ＣＡＤ２００４，图 层 符 号 编 码 依 据 ＧＢＴ ２０２５７．１－２０１７国 家 基 本 比 例 尺 地 图 图 式 执 行，图 形统一采 用 米 为 单 位。 ＤＬＧ中 涉 及 到 的 非 标 准 字 库和形文件随地形图一并提供。地形图所采用的工 程坐标系 统 定 义、成 图 时 间 等 信 息 统 一 图 外 注 记。 所使用的控制点展点在地形图上，地形图上加注地 名注记。ＤＬＧ以线路轴线方向直线长度每隔 ５ｋｍ 左右进行分幅。
摘 要：通过工程实例，阐述了机载激光雷达测量技术及应用，介绍了点云、ＤＥＭ、ＤＯＭ及 ＤＬＧ等数据的生产 方案，可为机载激光雷达测量技术的普及和应用提供借鉴。 关键词：机载激光雷达系统；测量技术；数据处理
中图分类号：Ｕ４１２．２ 文献标识码：Ｂ
１ 概述 机载激光雷达测量技术的出现和发展，为地理
２０１９年 第 ７期 何延松等：机载激光雷达测量技术及应用
— ７１—
表 １ 技术标准
序号
编号
名称
１ ＪＴＧＣ１０－２００７ 《公路勘测规范》 ２ ＪＴＧ／ＴＣ１０－２００７ 《公路勘测细则》 ３ ＣＨ／Ｔ８０２４－２０１１ 《机载激光雷达数据获取规范》 ４ ＣＨ／Ｔ８０２３－２０１１ 《机载激光雷达数据处理规范》 ５ ＧＢ／Ｔ２０２５７．１－２００７ 《１∶５００、１∶１０００、１∶２０００地形图图式》
空间三维信息的获取提供了全新的技术手段，这项 技术的出现是继全球定位系统（ＧＰＳ）以来在遥感测 绘领域的又一场技术革命。
机载激光雷达系统（ＬＩＤＡＲ＿ＬｉｇｈｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎＡｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）是集激光扫描仪、ＰＯＳ定位定姿系统、高分 辨率数码相机、嵌入式计算机于一体的新型主动式 快速测量系统，能够快速、精确地获取地表三维空间 信息和真彩色影像。这些数据可广泛应用于公路、 铁路、电力、石油、国土、应急测绘、林业、文物保护等 多个领域。 ２ 工程应用 ２．１ 任务情况
迹，再与 ＩＭＵ数据进行耦合处理，得到飞机的姿态
信息，最后进行平滑处理，得到飞机在飞行过程中的 位置和姿态信息。
（２）三维激光点云的计算
利用数据预处理软件，对飞机航迹数据、激光测 距数据及 ＰＯＳ数据进行联合处理，得到各个测点的 （Ｘ，Ｙ，Ｚ）坐 标 数 据，即 三 维 激 光 点 云 数 据，文 件 格
式为．ｌａｓ。 （３）计算改正数
由于各种误差的存在和影响，使得数据存在系 统误差和随机误差，造成平面误差和高程误差，使用 ｔｅｒｒａｓｏｌｉｄ中点云处理模块分出每条航迹的地面激光 点，再用 ｔｅｒｒａｓｏｌｉｄ中的点云匹配模块匹配地面激光 点云，通过重叠部分的激光点云计算得到航迹间的 改正数来消除这种不符值。
（３）ＤＯＭ ＤＯＭ采用 ２４位真彩色 ＴＩＦＦ格式带 ＴＦＷ 坐标 文件，ＴＩＦＦ文件均不写文件头。ＤＯＭ 的地面分辨 率为 １０ｃｍ，背景色（范围线之外的部分和范围线内 个别没数据 的 部 分 ）统 一 使 用 黑 色，图 幅 分 幅 采 用 １ｋｍ×１ｋｍ分幅，按左下角坐标命名，并随 ＤＯＭ 一 并提供分 幅 结 合 图，相 邻 图 幅 之 间 的 重 叠 区 域 为 ２０ｍ。ＤＯＭ直接在工程坐标系下纠正镶嵌分幅，避 免二次重采样。 （４）ＤＥＭ ＤＥＭ采用 ３２位浮点型 ＴＩＦＦ格式带 ＴＦＷ 坐标 文件，ＴＩＦＦ文 件 均 不 写 文 件 头。 ＤＥＭ 格 网 间 距 ０５ｍ，ＤＥＭ分幅采用与 ＤＯＭ 一致的分幅，相邻图 幅之间的重叠区域为 ２０ｍ。 ２．３ 技术标准 本项目执行的技术标准如表 １所示：
通过机载激光雷达航飞，对西南地区某高速进 行轻小型 机 载 激 光 雷 达 （ｌｉｄａｒ）数 据 航 飞 与 数 据 处 理，得到 １∶５００的 激 光 分 类 点 云、正 射 影 像 模 型 （ＤＯＭ）、数字高程模型（ＤＥＭ）、１∶２０００数字线划图 （ＤＬＧ）技术服务工作。 ２．２ 作业内容
激光雷达扫描测绘项目测区约 １６０ｋｍ２，成图面 积约为 １７０ｋｍ２。经数据处理得到：
２．４ 机载激光雷达系统
本项目采用小型机载激光雷达系统，具体技术 指标如表 ２所示：
表 ２ ＳＥ－Ｊ１２００Ａ型激光雷达主要技术参数
仪器型号
视场角 数据获取方式
激光波长 扫描频率 眼睛安全度 垂直精度 影像水平精度 扫描方式 操作航高
焦距 有效操作距离
相机视场角 像素
像素尺寸 像幅大小 相机校准
ＳＥ－Ｊ１２００Ａ
６０° 多次回波 １５５０ｎｍ ５０～３００ｋＨｚ 人眼安全 优于 １４ｃｍ ＠７００ｍ航高 优于 ５２ｃｍ ＠６００ｍ航高
线扫描 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ００～１８００ｍ
４０ｍｍ １５５０ｍ
４３° ８０００万像素
５．２μｍ １０３２８×７７６０
已检校
２．５ 点云数据生产方案 ２．５．１ 点云数据计算
（１）解算飞行航迹
通过地面基准站的 ＧＰＳ数据与机载 ＧＰＳ数据 的差分 ＧＰＳ解 算，精 确 确 定 航 摄 过 程 中 飞 机 的 航
— ７０—
北 方 交 通 ２０１９年 第 ７期
文章编号：１６７３－６０５２（２０１９）０７－００７０－０５ ＤＯＩ：１０．１５９９６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｂｆｊｔ．２０１９．０７．０１８
机载激光雷达测量技术及应用
何延松１，王丽芬２
（１．辽宁省交通规划设计院有限责任公司 沈阳市 １１０１６６；２．绵阳天眼激光科技有限公司 绵阳市 ６２１０００）
量外业规范》 《１∶５００、１∶１０００、１∶２０００地形图航空摄影测 ７ ＧＢ７９３０－２００８ 量内业规范》 ８ ＧＢ１８３１６－２００８ 《数字测绘成果质量检查与验收》 ９ ＧＢ／Ｔ２４３５６－２００９ 《测绘成果质量检查与验收》
（１）点云 提供工程坐标系下分类后的分幅点云，点云格 式为 ＬＡＳ格式。点云分类后成果需包 含 地 面、桥 梁、其他三个类别，类别编码在 ＴｅｒｒａＳｏｌｉｄ软件里分 别为 ２、６、１。激光点云分类时不要去除相邻航带重
叠区。 （２）ＤＬＧ ＤＬＧ文件使用 ＤＷＧ格式未加密文件，ＤＷＧ文
件版 本 采 用 ＣＡＤ２００４，图 层 符 号 编 码 依 据 ＧＢＴ ２０２５７．１－２０１７国 家 基 本 比 例 尺 地 图 图 式 执 行，图 形统一采 用 米 为 单 位。 ＤＬＧ中 涉 及 到 的 非 标 准 字 库和形文件随地形图一并提供。地形图所采用的工 程坐标系 统 定 义、成 图 时 间 等 信 息 统 一 图 外 注 记。 所使用的控制点展点在地形图上，地形图上加注地 名注记。ＤＬＧ以线路轴线方向直线长度每隔 ５ｋｍ 左右进行分幅。
摘 要：通过工程实例，阐述了机载激光雷达测量技术及应用，介绍了点云、ＤＥＭ、ＤＯＭ及 ＤＬＧ等数据的生产 方案，可为机载激光雷达测量技术的普及和应用提供借鉴。 关键词：机载激光雷达系统；测量技术；数据处理
中图分类号：Ｕ４１２．２ 文献标识码：Ｂ
１ 概述 机载激光雷达测量技术的出现和发展，为地理
２０１９年 第 ７期 何延松等：机载激光雷达测量技术及应用
— ７１—
表 １ 技术标准
序号
编号
名称
１ ＪＴＧＣ１０－２００７ 《公路勘测规范》 ２ ＪＴＧ／ＴＣ１０－２００７ 《公路勘测细则》 ３ ＣＨ／Ｔ８０２４－２０１１ 《机载激光雷达数据获取规范》 ４ ＣＨ／Ｔ８０２３－２０１１ 《机载激光雷达数据处理规范》 ５ ＧＢ／Ｔ２０２５７．１－２００７ 《１∶５００、１∶１０００、１∶２０００地形图图式》
空间三维信息的获取提供了全新的技术手段，这项 技术的出现是继全球定位系统（ＧＰＳ）以来在遥感测 绘领域的又一场技术革命。
机载激光雷达系统（ＬＩＤＡＲ＿ＬｉｇｈｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎＡｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）是集激光扫描仪、ＰＯＳ定位定姿系统、高分 辨率数码相机、嵌入式计算机于一体的新型主动式 快速测量系统，能够快速、精确地获取地表三维空间 信息和真彩色影像。这些数据可广泛应用于公路、 铁路、电力、石油、国土、应急测绘、林业、文物保护等 多个领域。 ２ 工程应用 ２．１ 任务情况
迹，再与 ＩＭＵ数据进行耦合处理，得到飞机的姿态
信息，最后进行平滑处理，得到飞机在飞行过程中的 位置和姿态信息。
（２）三维激光点云的计算
利用数据预处理软件，对飞机航迹数据、激光测 距数据及 ＰＯＳ数据进行联合处理，得到各个测点的 （Ｘ，Ｙ，Ｚ）坐 标 数 据，即 三 维 激 光 点 云 数 据，文 件 格
式为．ｌａｓ。 （３）计算改正数
由于各种误差的存在和影响，使得数据存在系 统误差和随机误差，造成平面误差和高程误差，使用 ｔｅｒｒａｓｏｌｉｄ中点云处理模块分出每条航迹的地面激光 点，再用 ｔｅｒｒａｓｏｌｉｄ中的点云匹配模块匹配地面激光 点云，通过重叠部分的激光点云计算得到航迹间的 改正数来消除这种不符值。
（３）ＤＯＭ ＤＯＭ采用 ２４位真彩色 ＴＩＦＦ格式带 ＴＦＷ 坐标 文件，ＴＩＦＦ文件均不写文件头。ＤＯＭ 的地面分辨 率为 １０ｃｍ，背景色（范围线之外的部分和范围线内 个别没数据 的 部 分 ）统 一 使 用 黑 色，图 幅 分 幅 采 用 １ｋｍ×１ｋｍ分幅，按左下角坐标命名，并随 ＤＯＭ 一 并提供分 幅 结 合 图，相 邻 图 幅 之 间 的 重 叠 区 域 为 ２０ｍ。ＤＯＭ直接在工程坐标系下纠正镶嵌分幅，避 免二次重采样。 （４）ＤＥＭ ＤＥＭ采用 ３２位浮点型 ＴＩＦＦ格式带 ＴＦＷ 坐标 文件，ＴＩＦＦ文 件 均 不 写 文 件 头。 ＤＥＭ 格 网 间 距 ０５ｍ，ＤＥＭ分幅采用与 ＤＯＭ 一致的分幅，相邻图 幅之间的重叠区域为 ２０ｍ。 ２．３ 技术标准 本项目执行的技术标准如表 １所示：
通过机载激光雷达航飞，对西南地区某高速进 行轻小型 机 载 激 光 雷 达 （ｌｉｄａｒ）数 据 航 飞 与 数 据 处 理，得到 １∶５００的 激 光 分 类 点 云、正 射 影 像 模 型 （ＤＯＭ）、数字高程模型（ＤＥＭ）、１∶２０００数字线划图 （ＤＬＧ）技术服务工作。 ２．２ 作业内容
激光雷达扫描测绘项目测区约 １６０ｋｍ２，成图面 积约为 １７０ｋｍ２。经数据处理得到：
２．４ 机载激光雷达系统
本项目采用小型机载激光雷达系统，具体技术 指标如表 ２所示：
表 ２ ＳＥ－Ｊ１２００Ａ型激光雷达主要技术参数
仪器型号
视场角 数据获取方式
激光波长 扫描频率 眼睛安全度 垂直精度 影像水平精度 扫描方式 操作航高
焦距 有效操作距离
相机视场角 像素
像素尺寸 像幅大小 相机校准
ＳＥ－Ｊ１２００Ａ
６０° 多次回波 １５５０ｎｍ ５０～３００ｋＨｚ 人眼安全 优于 １４ｃｍ ＠７００ｍ航高 优于 ５２ｃｍ ＠６００ｍ航高
线扫描 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ００～１８００ｍ
４０ｍｍ １５５０ｍ
４３° ８０００万像素
５．２μｍ １０３２８×７７６０
已检校
２．５ 点云数据生产方案 ２．５．１ 点云数据计算
（１）解算飞行航迹
通过地面基准站的 ＧＰＳ数据与机载 ＧＰＳ数据 的差分 ＧＰＳ解 算，精 确 确 定 航 摄 过 程 中 飞 机 的 航
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北 方 交 通 ２０１９年 第 ７期
文章编号：１６７３－６０５２（２０１９）０７－００７０－０５ ＤＯＩ：１０．１５９９６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｂｆｊｔ．２０１９．０７．０１８
机载激光雷达测量技术及应用
何延松１，王丽芬２
（１．辽宁省交通规划设计院有限责任公司 沈阳市 １１０１６６；２．绵阳天眼激光科技有限公司 绵阳市 ６２１０００）