机载激光雷达系统集成标定及应用
机载激光雷达技术在公路勘察设计中的应用研究
公路勘察设计技术要求
精度要求
各项勘察设计工作应满足相应的精度要求， 确保数据的准确性和可靠性。
经济性要求
在满足技术要求的前提下，应尽可能降低工 程造价和运营成本。
安全性要求
公路勘察设计应充分考虑安全性因素，确保 道路建设和运营过程中的安全。
环保要求
公路勘察设计应遵循环境保护原则，减少对 自然环境的破坏和污染。
04 机载激光雷达技术在公路 勘察设计中的应用
数据采集与处理
数据采集
利用机载激光雷达技术进行高精 度、高密度的点云数据采集，覆 盖公路沿线及周边区域。
数据处理
对采集的点云数据进行预处理， 包括去噪、滤波、配准等操作， 提高数据质量。
公路地形地貌测绘
地形测绘
利用机载激光雷达技术获取的高精度 点云数据，绘制地形图，反映公路沿 线的地形起伏和地貌特征。
07 展望与建议
加大技术研发力度，提高技术成熟度
加大资金投入，鼓励科研机构和企业进行机载激 光雷达技术的研发，提高技术成熟度和稳定性。
加强与国际先进机构的合作与交流，引进先进技 术，缩短研发周期。
建立机载激光雷达技术研发平台，推动产学研用 一体化发展，加速技术成果转化。
加强数据处理与分析技术研究，提高数据质量
机载激光雷达技术作为一种先进的遥感技术，具有高精度、高分辨率和快 速获取地表信息的优势。
随着机载激光雷达技术的不断发展，其在公路勘察设计中的应用越来越广 泛。
研究意义
研究机载激光雷达技术在公路勘察设计中的应用，有助于提高公路勘察设计的效率 和精度，为公路建设提供更加科学、可靠的技术支持。
通过研究机载激光雷达技术在公路勘察设计中的应用，可以推动遥感技术的发展， 促进其在更多领域的应用。
多线激光雷达标定系统及标定方法与相关技术
本技术涉及多线激光雷达标定系统及标定方法，其特征在于：包括水平调平台、转接架、反光标靶、全站仪、电脑、激光测距仪和GPS天线；水平调平台设置在支撑架上，配置数显水平仪以监测和判断水平调平台调平；转接架具有垂直方向和水平方向连接激光雷达的连接结构并设有惯性测量单元IMU；反光标靶设置在转接架的相对位置、以形成约束激光束的区域；全站仪设置在转接架与反光标靶之间，形成高程测量结构；电脑设置在支撑架上，其I/O端口分别连接数显水平仪信号输出端、激光测距仪信号输出端、全站仪信号输出端和GPS天线信号输出端，形成自动监测结构，以监测激光反射率变化和读取记录惯性测量单元IMU姿态角。
具有标定效率高、标定精度高以及场地要求低、可执行性方便的特点。
技术要求1.多线激光雷达标定系统，其特征在于：包括水平调平台(1)、转接架(2)、反光标靶(3)、全站仪(4)、电脑(5)、激光测距仪和GPS天线(6)；水平调平台(1)设置在支撑架(7)上，配置数显水平仪以监测和判断水平调平台调平；转接架(2)具有垂直方向和水平方向连接激光雷达的连接结构并设有惯性测量单元IMU；反光标靶(3)设置在转接架(2)的相对位置、以形成约束激光束的区域；全站仪(4)设置在转接架(2)与反光标靶(3)之间，形成高程测量结构；电脑(5)设置在支撑架(7)上，其I/O端口分别连接数显水平仪信号输出端、激光测距仪信号输出端、全站仪(4)信号输出端和GPS天线(6)信号输出端，形成自动监测结构，以监测激光反射率变化和读取记录惯性测量单元IMU姿态角。
2.根据权利要求1所述的多线激光雷达标定系统，其特征在于：转接架2呈状，其上面、侧面和底面各设有安装孔用于与水平调平台(1)连接，形成垂直方向和水平方向的激光雷达连接结构；转接架(2)固定在水平调平台(1)上；水平调平台(1)用于将激光雷达调平和激光束的对齐和调整。
3.根据权利要求1所述的多线激光雷达标定系统，其特征在于：水平调平台(1)由双轴倾斜台(1-2)和手动旋转台(1-1)组成；通过双轴倾斜台(1-2)可以调整台面的水平和倾斜情况；手动旋转台(1-1)用于调整激光头的朝向；转接架(2)中设有惯导板(2-1)。
激光雷达的标定方法
激光雷达的标定方法激光雷达（Lidar）的标定是指通过确定激光雷达传感器的内外参数，将激光雷达返回的点云数据与实际场景进行对齐的过程。
标定是激光雷达应用的关键步骤之一，正确的标定可以提高激光雷达的精度和稳定性。
下面将介绍几种常见的激光雷达标定方法。
一、外标定外标定指的是确定激光雷达的位置和方向参数。
常用的外标定方法有靶标法和特征匹配法。
1.靶标法：这是一种基于测量标定板的方法。
首先在场景中放置一个标定板，然后使用激光雷达采集到标定板上的点云数据。
通过分析点云数据，可以计算出激光雷达与标定板之间的相对位置和方向关系。
这种方法需要在标定板上放置多个标定点，通过多个标定点的测量结果来提高标定的精度。
2.特征匹配法：这是一种基于特征点的方法。
在场景中放置一些具有明显特征的物体，比如建筑物的角点或窗户等。
然后使用激光雷达采集到这些物体上的点云数据。
通过提取物体上的特征点并与实际场景进行匹配，可以计算出激光雷达的位置和方向参数。
这种方法对场景中的特征要求较高，需要有足够明显的特征点才能进行标定。
二、内标定内标定指的是确定激光雷达传感器的内部参数，主要包括激光雷达的内外参数和畸变参数。
常用的内标定方法有角度标定法和距离标定法。
1.角度标定法：这是一种通过计算角度值来确定内部参数的方法。
首先将激光雷达放在一个已知的位置上，然后在不同的角度下采集点云数据。
通过分析点云数据中的角度信息，可以得到激光雷达的内部参数，比如水平和垂直角度分辨率等。
2.距离标定法：这是一种通过计算距离值来确定内部参数的方法。
首先将激光雷达放在一个已知的距离上，然后在不同的距离下采集点云数据。
通过分析点云数据中的距离信息，可以得到激光雷达的内部参数，比如最大探测距离和距离分辨率等。
三、联合标定联合标定是指将内标定和外标定结合起来进行的标定方法。
通过同时确定激光雷达的内部参数和外部参数，可以提高标定的精度和鲁棒性。
联合标定常用的方法有多视图几何标定法和捆绑调整法。
《机载激光雷达》课件
随着技术的不断进步和应用需求的不断增加，机载激光雷达技术将不断向更高精 度、更高效率、更安全可靠的方向发展。
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目 录
• 机载激光雷达简介 • 机载激光雷达技术 • 机载激光雷达应用案例 • 机载激光雷达的挑战与未来发展
01 机载激光雷达简 介
定义与特点
总结词
机载激光雷达是一种集激光测距、全球定位系统（GPS）和惯性测量单元（ IMU）于一体的遥感技术。
详细描述
机载激光雷达通过向地面发送激光脉冲并接收反射回来的信号，能够获取高精 度的三维地形数据。它具有高分辨率、高精度、快速获取数据等优点，广泛应 用于地形测绘、城市规划、资源调查等领域。
地震灾害评估
利用机载激光雷达技术，评估地震灾害对建筑物 和基础设施的影响，为灾后重建提供技术支持。
考古探测
遗址区地形测绘
通过机载激光雷达技术，获取遗址区高精度、高分辨率的地形数 据，为考古研究提供基础资料。
遗址区建筑物结构分析
利用机载激光雷达数据，分析遗址区建筑物的结构特点，为文物修 复和保护提供依据。
激光发射与接收
激光发射器根据不同的应用需求 ，发射不同波长的激光束，常见 的波长有近红外、中红外和远红
外等。
接收器通常使用光电倍增管或雪 崩二极管等光电传感器，用于接 收反射回来的光束，并将其转换
为电信号。
激光雷达通过测量反射回来的光 束与发射光束的时间差，计算出
目标的距离信息。
数据处理与分析
1
遗址区植物种类鉴定
通过分析机载激光雷达数据，鉴定遗址区植物种类，为环境考古和 生态研究提供数据支持。
04 机载激光雷达的 挑战与未来发展
机载激光雷达系统的应用与数据后处理技术
机载激光雷达系统的应用与数据后
处理技术
机载激光雷达系统（LIDAR）是一种可以通过激光束发射到地面或悬崖表面的距离测量装置，用于采集三维立体地形数据，并能够在精确的垂直和水平方向上测量距离。
它具有快速、准确的优势，常被用于航空遥感，如飞行路线规划、地形精细化、地形分析、细粒度地理信息系统（GIS）数据建模等。
机载激光雷达系统的数据后处理技术是一种特定的技术，它可以将采集的原始数据进行组织和处理，以便在地图中显示出有用的信息。
一般来说，机载激光雷达系统的数据后处理技术包括去噪、点云拟合、投影、点云滤波等步骤。
其中，去噪是将激光雷达扫描时产生的噪声滤除，以确保数据的准确性；而点云拟合则是根据不同的地形状态，使用拟合算法对点云进行处理，以得到正确的数据；投影则是将采集到的数据投影到坐标系上，以便绘制出地图；最后，点云滤波是去除数据中的异常点，以获得更加准确的数据。
机载激光雷达系统的应用主要是用于航空遥感，如飞行路线规划、地形精细化、地形分析、细粒度地理信息系
统（GIS）数据建模等。
在飞行路线规划中，激光雷达系统可以帮助确定安全的飞行路线；在地形精细化方面，它可以提供准确的地形数据，以便精细化地图；在地形分析方面，它可以帮助研究人员分析地形结构，以更好地了解地表情况；在GIS数据建模方面，它可以帮助研究人员建立准确的地理信息模型，以便进行更好的地理信息分析。
机载激光雷达测量技术及应用
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
《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》
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 ４００～１８００ｍ４０ｍｍ １５０ｍ４３° 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
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。
激光雷达测量技术在电力行业中的应用
摘要:近年来，在超高压架空送电线路设计的路径优化阶段越来越多的应用高精度的地理数据进行线路的优化选线，机载激光雷达数据是其中之一。现阶段采取传统的航空摄影测量方式的超高压电力线路测量，仍存在无法穿透植被覆盖地区直接获取地面高程信息，也不能准确的测量植被、森林高度的问题。激光雷达是20世纪初最重要的测量技术之一。由于激光雷达能够穿透植被覆盖层，而且有的激光系统集成了GPS、MU等设备，能够快速的获取测区的地形、地貌数据，获得植被的高度数据，是目前工程测量最新的手段。
(2)减少建筑物和障碍物拆迁
在输电线路的选择和设计中肯定会涉及到很多建筑物和障碍物的影响，通过对不同地物对输电线路的影响程度以及设计成本等一系列的要求，需要针对不同的地物进行躲避。随着电网技术的不断发展，架空输电线路对环境的影响和威胁逐渐的减少，但是在输电线路的选择过程中一定尽量躲避重要的人口稠密区、工况设施和矿藏。对自然保护区、生态补偿区、风景名胜区、机场等重要设施等有可能输电线路会对其造成影响的区域要及时的躲避。以保证输电线路的架设对其造成影响，并降低对环境的破坏。
依托于激光雷达数据的高精度正射影像和激光点云，设计人员在软件中可以很好的判读地物，减少对环境的影响，包括减少线ห้องสมุดไป่ตู้建设造成的森林砍伐、农田占用、建筑物和障碍物拆迁、填挖土石方量等。减少对环境影响的原则包括:
(1)减少森林砍伐和占用农田
工程通过林区长度较长，选线中应尽量避开林木密集区、经济作物区，难以避让的，原则按高跨处理，尽量减少林木砍伐，对于集中林场和较密集的林地应釆用高跨处理，树木自然生长高度按15米确定。高跨时要对跨越的树高、树种予以测量和记录，不允许穿越自然保护区的核心区及试验区，若无法避免通过缓冲区，必须取得相关部门的批准文件。工程在经过西林县马畔、古障、普合、那劳附近的国家级公益林区、省级猫街雉类自然保护区时要尤其注意。
无人机载激光雷达在地形测绘中的应用
无人机载激光雷达在地形测绘中的应用摘要：无人机搭载激光雷达模块、高精度惯导、测绘相机、云台等模块，能够形成一体化的地形测绘方案，轻松实现全天候、高效率实时三维数据获取以及复杂场景下的高精度后处理重建。
以下对无人机载三维激光雷达在地形测绘中的应用进行了探讨。
关键词：无人机；激光雷达；地形测绘引言无人机搭载相机进行地形测绘已经在各行各业进行了广泛的应用，随着激光雷达的高度集成化，设备在重量大大减轻，为无人机搭载激光雷达创造了条件，激光雷达具有相机无法比拟的优势，其精度高、穿透性强、能够全天候作业，逐渐成为研究的新宠。
1无人机激光雷达系统概述无人机激光雷达系统使用小型无人机作为飞行平台。
它主要由无人驾驶飞机、GNSS导航系统、惯导系统、飞行控制系统、激光雷达、测绘相机和地面控制系统组成。
无人机载激光雷达技术是一种主动式测绘地表空间信息的技术手段，通过主动发射激光脉冲，获取探测目标反射回来的信号并处理得到地表目标的空间信息。
因此，无人机载激光雷达技术不受天气、光照等条件的制约，能在恶劣复杂的环境中获取了高精度的地面空间信息。
其能够实时生成真彩点云，通常单架次飞行可快速获取2平方公里的点云数据。
和传统的人工测量的技术手段相比，极大地减少了工作量，缩短了外业测量的时间，提高了测量工作的效率。
同时可以对很多较为危险的区域进行测量，减小了外业作业人员的安全风险。
2无人机载激光雷达在地形测绘中的应用2.1测区概况某矿区地形测绘中，矿区本身属于山间盆地地形，最大海拔高度1051.86m，海拔最低点为800m，整个矿区地势复杂，植被茂盛且以林木和灌木为主，道路交通条件较为便利，从保证测绘工作质量和提高测绘效率的角度，使用无人机载激光雷达进行测绘工作。
2.2像控点的布设和测量像控点设置原则: 像控点的精度和数量直接影响到航测数据后处理的精度，所以像控点的布设和选择应当尽量规范、严格、精确。
像控点选在影像清晰的明显地物点、地物拐角点、接近正交的线状地物交点或固定的点状地物上，局部高程变化小且点位周围相对比较平坦地区。
机载激光雷达测深技术及应用
机载激光雷达测深技术及应用海底地形是海洋基础测绘要获取的重要地理空间信息之一，在国民经济建设、海洋权益维护、国防建设和科学研究中具有重要的作用。
人们通过对声、光、电、磁长期的研究后发现，声波在海水中具有光、电、磁无法比拟的优越性。
迄今为止，人们所熟知的水中的各种能量辐射形式中，以声波的传播性能为最好。
正是由于声波在海水中衰减小、传播距离长，因而最适合于水深测量。
因此，基于声波的回声测深技术是应用最广最为成熟的水深测量技术，其中最为典型的测深设备是单波束测深仪和多波束测深系统。
尤其是多波束测深系统以其高效率全覆盖的优势在水深测量中得到了越来越普遍的应用。
一般而言，多波束测深系统的波束在海底的覆盖宽度是水深的 3 ～7 倍，个别系统最大可达10 倍。
然而，即使是多波束测深系统具有如此之宽的覆盖测幅，在浅水区的全覆盖测量效率也是非常低的。
自从人们发现光波在海水中的最佳透光窗口后，机载激光测深技术得到了迅速的发展。
美国、俄罗斯、澳大利亚、加拿大、瑞典、中国等都先后对机载激光测深技术进行了研究。
其中最为成熟的机载激光测深系统是加拿大的 SHOALS 系列产品(现已升级为CZMIL) 和瑞典的 HAWKEYE 系列产品。
机载激光测深技术是集激光、全球定位与导航、自动控制、航空、计算机等前沿技术，以直升机和固定翼飞机为平台，从空中向海面发射激光束来测量水深的海洋高新技术，属于主动测深系统，在浅于 50m 的沿岸水域，具有无可比拟的优越性。
特别是能够高效快速测量浅海、岛礁、暗礁及船只无法安全到达的水域。
其主要优点如下：( 1) 覆盖宽度不受水深的影响，而仅仅与飞机航高和激光测深系统的宽高比有关，这一显著特点是多波束测深系统所不具备的；( 2) 飞机速度远远快于船速，因此，机载激光测深系统具有很好的机动性和非常高的测深效率；( 3) 机载激光测深系统目前已具有水部和陆部同时测量的功能，即在岸线附近，测量水深的同时，还可以测量岸线附近的地形。
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。
激光雷达车载标定方法研究与优化
激光雷达车载标定方法研究与优化激光雷达技术作为自动驾驶系统中不可或缺的关键组成部分，在实现车辆感知和环境感知方面起着至关重要的作用。
激光雷达的精准标定是确保其测量结果准确性和可靠性的关键步骤之一。
在车载环境中，由于车辆震动、温度变化等因素的影响，激光雷达的标定会面临一些挑战。
因此，研究和优化激光雷达车载标定方法成为提高自动驾驶系统性能的重要手段。
一、激光雷达车载标定问题分析车载激光雷达标定的目标是确定坐标系转换的参数，将激光雷达坐标系与车身坐标系之间的关系确定下来。
标定问题主要包括外参数标定和内参数标定两个方面。
1. 外参数标定外参数标定是确定激光雷达相对车辆的位置和姿态，主要包括激光雷达在车身坐标系中的平移和旋转参数。
这些参数的准确性直接影响到激光雷达感知结果的准确性。
常用的外参数标定方法有基于特征点匹配的方法、基于平面约束的方法等。
2. 内参数标定内参数标定是确定激光雷达的内部参数，主要包括波束角度、传感器畸变等。
内参数标定对于准确的数据处理和物体定位非常重要。
常用的内参数标定方法有基于球面校正板的标定方法、基于标定板的标定方法等。
二、激光雷达车载标定方法研究与优化1. 基于特征点匹配的标定方法特征点匹配是一种常用的外参数标定方法。
该方法通过提取激光雷达点云中的特征点，并与车辆上的传感器进行配准，得到激光雷达与车身坐标系之间的转换关系。
为了提高匹配的准确性，可以采用滤波算法去除噪声、建立匹配模型等手段。
此外，通过引入惯性测量单元（IMU）的信息，可以进一步优化匹配结果。
特征点匹配方法在实际应用中具有较好的可靠性和适用性。
2. 基于平面约束的标定方法平面约束法是一种较为精确的激光雷达车载标定方法。
该方法基于车辆周围环境中存在的平面结构，通过标定平面与车体坐标系之间的关系来确定激光雷达的外参数。
这种方法适用于城市道路等平面结构较为明显的场景。
在标定过程中，需要利用车辆行进过程中激光雷达扫描到的平面特征，通过最小二乘法估计出标定参数。
机载激光雷达的特点及其工程应用
机载ＬＤ Ｒ 术系统 ，与现有的 测量方法比较 ，一方面它可以作 １Ａ 技 为摄 影测 量的一 种补 充 （ ｃｃ－ ａｎ ９１ ），另一方 面它也是 Ａ ｋｒｍ ｎ ，１９年 传 统 测 量 技 术 的 一 种 竞 争 技 术 。 对 于 许 多测 量应 片 来 说 ，机载 ｛
图１ 机栽Ｌ Ａ 统原理图 Ｉ Ｒ系 Ｄ
１ 机 载 激 光 雷 达 系统 １１ 激 光 雷达 的 系 统 组 成 和 工 作 原 及发送部 为数字格式 ，易于生成
能满足各种需求的数字产品 ，其最简 单的数据格式为包涵ｘ，Ｙ 坐 ，ｚ 标数据的Ａ ＣＩ ＳＩ 文件 。这些坐标数 据反映 了由激光雷达收 集的地 面上 的３ 维信 息 ，包括地 表 、建筑 物 、树或任何 反射物 其有ｘ，Ｙ，ｚ Ｓ Ｉ 的Ａ ＣＩ 文件可输 入到 各种软件 ，以制作 丰富并有 价值的产 品 ，特别 是输 人到Ｇ Ｓ 件 中 ，可制 作成栅格 ＤＥＭ，并进 Ｉ软 步生成逼 真的地 形阴 影模 型 用 同一个Ｄ Ｍ，通过 与传统航空 照 Ｅ 片或 数字照 相的结 合，还 可生成正射地图
１３ 机 栽 激 光 雷达 的数 据 产 品 ．
为地面 、机载 、星载 三类。地面激光三维测量系统与机载 系统 大体在 同一时 代 出现 ，主要 ｜美 国 和 加拿 大研 制 ，用 于高 速 公路 调查 、 ｌ ｛ ＧＳ Ｉ信息获取等 方面 ，其获取 的数据范 咽较小 ，但精度较 高 ，最新 的 典型 系统有 ：加拿大ｏｔ ｈ 司的ＩＲＳ ３ 型三维 激光扫描 测量 系 ｐｅ 公 ｃ Ｌ Ｉ－ Ｄ 统 ，美国Ｌｉ 公司生产的Ｈ ｓ ＸＪ ｅａ ｃ Ｄ￣ Ｉ 【 超高速相位式三维激光扫描仪 ，美 国Ｔｉ ｂ 公 ＿的Ｇ 激光扫描仪 等 ；美国Ｎ Ｓ 于２ ） 月１ 日发 ｒ ｌ 】 ｘＤ ｍ ｅ ３ Ａ Ａ （３ Ｍ 年１ ２ 射 了 全 球 第一 颗 星 载 激 光 雷 达 卫 星 ｌ ｓｔ ｃ ａ．星 载 的 传 感 器 Ｇ Ａ Ｅ ＬＳ （ ｅｓｉ ｃ ｓｒ ｌ ｍ ￣ ｓ ｍ ） 第一个用 于全球连 续 观测 的 Ｇ ｏｃ ｎｅ ａ ｅ Ａ ｔ ｅ ｒ ｙ ｔ ｅ Ｌ ｉ ｓ ｅ 是 激光扫描没备 该卫星测 量两极冰面地形及其随时 的变化 。测绘 陆 地地形 图 ，获取全球 数字 高程模 型 与地 面和 星载激 光雷达 系统相 比，机载激光雷达技术比较 完善 ，有 多家 商业化 的集成 系统 。
机载激光雷达技术在输电线路工程中的应用
机载激光雷达技术在输电线路工程中的应用摘要：机载激光雷达技术（airborne light detectionand ranging，LiDAR）是90年代初投入商业应用的一种主动式对地观测新兴技术，它由于具有快速获取高精度激光点云和高分辨率数码影像的优点，给线路的建设带来了以往测绘手段所不具备的应用模式和技术优势｡对新建的输电线路而言，通过机载激光雷达测量技术采集和处理的数据，可应用到电力线路的路径优化､优化排位､外业施工等整个流程｡本文将结合厄瓜多尔工程阐述LiDAR在输电线路工程中应用的适宜性｡关键词：机载激光；雷达技术；输电线路工程；应用1应用思路输电线路走廊的地形、地貌、地物等会对线路的建设和安全运行产生重大的影响，是线路设计和建设最为关注的部分。
机载激光雷达系统集成了ＧＰＳ、ＩＭＵ、激光扫描仪、数码相机等光谱成像设备。
采用ＬｉＤＡＲ测量系统可以直接采集线路走廊高精度激光点云和高分辨率的航空数码影像，进而获得高精度三维线路走廊地形地貌、线路设施设备以及走廊地物（杆塔、挂线点位置、电线弧垂、树木、建筑物等）的精确三维空间信息，从而为电力线路规划设计和建设提供高精度测量数据成果。
根据实际工作情况，在不改变现有的作业流程情况下，图１是ＬｉＤＡＲ测量技术在输电线路工程（主要针对输电线路施工图设计阶段）现阶段中的应用思路。
图1 LiDAR测量技术在输电线路（施工图设计阶段）中的应用思路2机载激光雷达在输电线路中的应用2.1机载激光雷达在输电线路勘测设计中的应用2.1.1机载激光雷达数据处理机载激光雷达数据通常包括激光点云数据（又称为距离图像数据）回波强度图像数据。
通常情况下，可通过对激光点云数据进行分类（分为地表激光点云数据和非地表激光点云数据）以生成DEM（DigitalElevationModel）数据。
而通过利用DEM数据以及航空数码影像的内外方位元素（在机载激光雷达航飞数据采集中通过DGPS以及IMU可获取航空数码影像的外方位元素），则可对航空数码影像进行正射纠正以生成DOM（DigitalOrthophotoMap）数据。
无人机机载激光雷达技术在电力工程中的应用分析
———————————————————————作者简介:陈西强（1987-），男，江西吉安人，硕士研究生，高级工程师，主要从事电力勘测工作。
0引言机载激光雷达技术已广泛应用于铁路勘测、地形测绘、电力工程等众多领域[1-4]，主要通过有人机进行大范围的地形地貌数据采集，同时获取地表影像、激光雷达回波数据，结合机载GNSS 数据、IMU 惯导数据、基准站数据，得到融合解算后的高精度轨迹数据。
由此与机载激光雷达数据进行融合解算，得到具有三维空间信息的点云数据，并通过专业软件进行点云数据滤波和分类，得到最终的目标三维数据。
该方法能够快速获取大范围的地表高程数据，效率高，精度好，能够满足1∶2000及以下的地形图测绘需求。
但也存在前期准备工作长、工序复杂，且设备昂贵等缺点，对飞行平台具有严格的技术要求。
近几年随着无人机技术的长足发展及激光雷达小型化、轻量化的出现，给无人机机载激光雷达提供了良好的实践机遇，本文通过无人机机载激光雷达技术在电力工程的应用实践，分析其在电力工程中所能达到的精度及应用可行性，并结合工程实践，总结其应用技术要点，为今后无人机机载激光雷达技术在电力工程的应用提供借鉴意义。
1无人机机载激光雷达技术应用无人机机载激光雷达主要包括无人机飞行平台和机载雷达荷载两个部分，其中搭载激光雷达设备的无人机飞行平台主流的有旋翼无人机和固定垂起复合翼无人机两种，其续航时间、起飞重量一般有限，要求机载激光雷达设备在5kg 以内。
目前国内所采用的大部分为短测程在400m 以内和长测程为1000至1500之间的激光雷达，但长测程激光雷达设备较为昂贵，主要用于大范围地形点云获取的应用场景，如山区长距离的输电线路巡检业务，而短测程激光雷达主要用于变电站、光伏等小范围的地形测图业务。
无人机机载激光雷达技术在电力工程中的应用主要包括电力线路巡检、电力线路设计与优化、变电站站址小范围测图等，其生成流程包括项目准备、无人机激光雷达飞行、数据预处理、点云解算及点云分类、质量控制与精度检核，生成DEM 数据并提交成果，其生成流程如图1所示。
机载Lidar数据处理及应用
机载Lidar数据处理及应用摘要：本文介绍了机载Lidar技术及其应用领域。
机载Lidar是一种激光雷达系统，通过发射激光束并接收反射回来的信号，可以获取地表、建筑物、植被等物体的精确三维信息。
在引言部分，我们介绍了机载Lidar技术的基本原理和优势。
随后，我们从地形测绘、建筑物三维建模、植被监测、城市规划、交通管理、环境监测和资源勘探等五个方面展开讲述了机载Lidar的应用。
结语部分总结了机载Lidar技术的广泛应用，并强调了其对各个领域的重要性和未来发展的潜力。
关键词：机载；Lidar；数据处理；应用引言机载Lidar技术作为一种高精度、高效率的数据获取工具，在各个领域得到了广泛的应用。
通过发射激光束并测量反射信号的时间和强度，机载Lidar可以实现对地表、建筑物和植被等目标的快速三维测量。
其准确度和细节程度超过了传统的测量方法，使得机载Lidar成为许多领域研究、规划和决策的重要工具。
1.机载Lida技术简介机载Lidar（激光雷达）技术是一种基于激光信号的远程感知技术，广泛应用于地球观测、环境监测、城市规划、农业、林业和地质勘探等领域。
Lidar系统通过发射激光脉冲并接收反射回来的信号，可以获取目标物体的距离、形状、位置和运动等信息。
机载Lidar系统是将激光雷达安装在航空器上，通过航空平台快速获取大范围的地面、建筑物、植被等目标的高精度三维点云数据。
机载Lidar技术具有许多优势。
首先，它可以快速获取大范围的三维地理信息。
相比传统的地面勘测方法，机载Lidar能够在较短的时间内覆盖更大的区域，并生成高密度、高精度的点云数据。
这使得它在大规模地形建模、城市三维重建和灾害监测等方面具有显著优势。
其次，机载Lidar技术具有高度自动化和高效性。
由于激光雷达的高速扫描和数据采集能力，机载Lidar系统可以在飞行过程中实时获取数据，并实现实时数据处理和分析。
这使得数据获取和处理的周期大大缩短，提高了测量和监测的效率。
机载激光雷达技术在水利水电测绘工程中的应用
机载激光雷达技术在水利水电测绘工程中的应用摘要：机载雷达技术（airborneradartechnology）源于1970年美国航空航天局的项目研发，是20世纪70年代发展起来的测绘新兴技术。
该技术拥有高精度、短周期、高自主特点，是继摄影测量后测绘领域又一次技术革命，随着科技的进步与技术的发展，其在测绘、林业、电力、海岸线保护等领域得到了广泛的应用。
综合国内外学者关于机载雷达技术的研究，从项目应用角度，介绍了机载雷达系统的特点，并将该技术应用在重庆某水利水电测绘项目中。
测区植被茂密、地形复杂，现场人员难以开展实地测量工作，应用机载雷达技术制作该地区1∶1000地形图，经验证满足测图规范要求。
作业过程中节省了人力、物力，也为今后的水利水电测绘工程项目提供了新的发展方向。
基于此，本篇文章对机载激光雷达技术在水利水电测绘工程中的应用进行研究，以供参考。
关键词：机载激光雷达技术；水利水电；测绘工程；应用分析引言目前，水利工程测绘中地理信息的采集除运用GPS等传统的测绘技术外，主要依靠倾斜摄影测量、遥感等现代测绘技术。
传统的测量手段如全站仪、ＲTK等虽然精度高，但在作业中需耗费大量的人力物力，效率低，工作周期长，不能满足大规模水利工程测量的需要，并且受地形局限性较大，为勘测设计一体化带来许多困难。
航空摄影测量技术虽然有作业方式灵活、成本较低、成果更新及时等特点，但易受到天气情况、测区环境、作业时间等因素的影响，对于测区环境多以茂密植被、高山峡谷的水利工程而言，该技术获取的数据质量和精度有时无法满足工程需求，并且该技术无法穿透植被覆盖区获取高精度的地面高程数据。
因此，亟需一种可靠的技术手段解决目前水利工程测绘中存在的问题。
机载激光雷达技术作为一种快速的三维空间地理信息采集技术被广泛应用于各个领域，相比其他传统的航测技术有其特有的优势，成为除GPS、遥感、摄影测量等现代测绘技术之外的一种有效的地理信息采集技术。
机载激光雷达基础原理与应用
机载激光雷达（Airborne LiDAR）是一种通过激光束扫描地面、建筑物和其他地物的遥感技术。
它采用激光束发射器和接收器，通过测量激光束的传播时间和返回信号的强度来获取地物的几何信息。
以下是机载激光雷达的基础原理和应用：
基础原理：
激光发射：机载激光雷达通过激光器产生短脉冲激光束，并将其发射到地面或目标物上。
激光束扫描：激光束通过旋转镜或扫描器进行快速扫描，覆盖地面上的大范围。
接收返回信号：激光束照射到地面或目标物上后，会被反射回来。
激光雷达接收器接收并记录返回的激光信号。
时间测量：通过测量激光束发射和返回之间的时间差，可以计算出激光束的传播距离。
几何信息提取：通过分析返回的激光信号，包括时间和强度信息，可以计算出地面或目标物的高程、距离、形状和密度等几何信息。
应用：
地形测绘：机载激光雷达可用于生成高精度的地形模型和数字高程模型，用于地质勘探、土地规划、地图制作等领域。
森林调查：通过激光雷达获取森林的三维结构信息，包括树高、树冠密度和地面高度等，用于森林资源管理和环境保护。
建筑与城市规划：激光雷达可用于建筑物和城市的三维建模、立面分析和城市规划，为城市管理和建筑设计提供基础数据。
水文调查：机载激光雷达可用于水体的测量和水文调查，包括水位变化、河流形态、洪水模拟等，对水资源管理和防洪工程具有重要意义。
遥感和环境监测：激光雷达可以获取地表和地下的各种环境参数，如植被覆盖、土地利用、岩石结构等，用于环境监测和生态研究。
激光雷达的标定流程
激光雷达的标定流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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激光雷达RW0600 民用相机 小型惯导 集成控制单元
360°：侧面扫描 轻巧：作业灵活 高点频：清晰描述
需求、预算、性能、配置→定制化
软件配套ss-NAV
主要功能： ➢ 航线规划设计； ➢ 系统参数控制； ➢ 工作状态监控； ➢ 点云实时显示； ➢ 飞行员导航； ➢ 飞行轨迹管理； ➢ 相机曝光同步监控； ➢ 航线自由切换； ➢ 自由点返航； ➢ LOG日志记录； ➢ ……
飞行航线设计
• 平行航线飞行、往返飞行、井字飞行； • 不同航高航线飞行；
集成标定参数计算
• 人工标志提取、自然地物坐标提取； • LiDAR安置角及偏心参数计算、相机外方位元素计算；
不合 格
单机出厂
单机功能性测试
单机标定
合格
系统集成
集成标定
合格
精度报告及参数
精度飞行验证
合格
系统出厂
不合 格
不合 格
精度高 扫描速度快 大比例尺成图
系统轻巧 灵捷作业 经济性
定制化的LiDAR系统集成
名称
E+AP激光电 力巡检系统 （28kg）
E+RA激光电 力巡检系统 （15kg）
产品
传感器
定制雷达AP0500 工业相机 高精度惯导 环境变量传感器 定制化软件配套 集成控制柜
特色
定制化：硬件+软件 大视场：完整电力走廊 倾斜扫描：侧面信息 高点频：清晰描述
飞行员导航
全局导航界面
放大导航界面
数据预处理软件UI-AP
主要功能： ➢ 点云数据解码； ➢ 扫描仪坐标系点云解
算； ➢ 激光+轨迹大地坐标
系点云融合解算； ➢ 点云滤波、去噪； ➢ 点云浏览显示； ➢ 相机文件制作； ➢ 点云格式转换
XYZI/LAS/PTX/PLR；
三、集成标定及精度评估
291874.966 4225611.27 51.5 291874.908 4225611.135 51.537 -0.058 0.135 -0.037
7
291871.828 4225622.647 51.53 291871.796 4225622.527 51.537 -0.032 -0.120 0.007
统计
平均值m 中误差m
0.058 0.045
0.109 0.033 0.05 0.028
飞行高度300m，GNSS信号良好情况下，系统精度轻松达到： 平面：<5cm高程：<3cm
点云与影像匹配误差
同名点选择： ➢ 人工布设标志板（中心全反射片5cm×5cm）； ➢ 自然地物（房角、斑马线、电力塔脚点等）；
• 激光扫描仪与位置姿态测量系统飞行标定技术； • 摄影测量相机与位置姿态测量系统飞行标定技术
协同控制存储技 术
• 多传感器协同控制监控监控技术； • 多元传感器的数据存储技术；
典型LiDAR系统集成
名称
AP3500激 光雷达系统 （45kg）
产品
传感器
激光雷达AP3500 工业相机 高精度惯导 稳定平台 集成控制单元
AP0500激 光雷达系统 （18kg）
激光雷达AP0500 工业相机/民用相机 惯导系统 集成控制单元
SKY-Lark无 人机雷ห้องสมุดไป่ตู้系
统 （7.0 kg）
激光雷达AP0300 惯性测量单元 uIMU 索尼a7相机 BD970板卡+AV37天线
特色
配置高、精度高 作业效率高 大面积作业
4
291943.91 4225584.53 51.41 291943.955 4225584.45 51.434 -0.045 0.08 -0.024
5
291877.88 4225591.92 51.42 291878.02 4225591.81 51.333 -0.140 0.110 0.087
6
0.07
0.11
4
434862.500 4460020.470 -0.07
0.12
0.14
5
434849.040 4460038.230 0.30
-0.11
0.32
6
434821.390 4460043.920 -0.13
飞行航高300m，经过标定后的点云与影像匹配 中误差25cm，优于两倍的网格密度。
No.
X
Y
dX/m dY/m dXY/m
1
434874.120 4460023.190 0.13
-0.12
0.18
2
434874.030 4460032.540 0.08
0.15
0.17
3
434864.840 4460036.070 0.09
什么是集成标定？
• 确定多元传感器之间相对几何关系的过程； • LiDAR安置角及偏心距、相机外方位元素；
集成标定场的选择
• 人工布设标志点的标定场； • 柏油马路、停车场，或者具有喷绘标志的机场跑道；
人工标志的布设
• 布设不少于18个人工标志，其中9个参与计算9个检核； • 覆盖激光扫描70°视场角；
标定场的布设
为了保证系统出厂标定的精度，选择机场跑道及人工布设标志板结合的集成标定环境。
控制点坐标提取
每 个 标 志 板 上 要 求 不 少 于 个 激 光 脚 点
8
激光精度评定
点号 1 2
RTK测量点
X
Y
292004.18
4225575
292007.56 4225602.16
Z 51.46 51.41
北科天绘机载LiDAR系统 集成\标定及应用
集成关键技术
多元传感器时间 同步技术
• 激光扫描仪、摄影相机、惯性测量单元间的时间同步； • PPS秒脉冲+UTC时间信号的时间同步技术；
激光扫描仪单机 标定技术
• 激光扫描仪测距加乘常数、测距强度标定技术； • 激光扫描仪测角几何标定技术；
系统集成标定技 术
Lidar测量点
x
y
z
292004.118 4225575.189 51.446
292007.529 4225602.12 51.389
x' 0.063 0.031
DELT
y'
z'
-0.189 0.014
0.040 0.021
3
291961.83 4225605.3 51.42 291961.84 4225605.403 51.433 -0.010 -0.103 -0.013
8
291868.629 4225636.017 51.57 291868.684 4225636.092 51.589 0.055 0.075 0.019
9
291865.666 4225649.387 51.62 291865.572 4225649.237 51.64 -0.094 -0.15 0.020