李德仁：移动测量系统技术及其应用

总书记多次强调要我们加强测绘的统一监督管理和基础测绘工作，推进数字中国地理空间框架建设，建设信息化测绘体系建设，提高测绘保障服务能力，温家宝总理也指出要加快构建数字中国地理空间框架，积极促进国民经济和社会的信息化，全面提高测绘保障能力和服务水平。
我们认为当今的社会需要我们地理信息获取走向实事化，处理要走向自动化，服务依靠网络化，应用社会化，这是一个基本特征。在这个特征之下，测绘地理信息发展要求我们加快科学进步，构建多元化创新主体，以创新投入为支撑，以需求为导向，产学研相结合，这样一个测绘地理信息的创新体制。测绘生产要自动化，这个自动化靠的是技术为先导，通过3S集成，力求做到实时，测绘的成果要求数字化，要以管理为核心，我们搞空间数据基础设施，空间信息基础设施，数字地球，数字中国，数字城市，如果把它再加上云计算和传感网就是智慧的城市，智慧的中国。测绘的服务要网络化，产品要社会化，以服务为核心，最大限度的满足各行各业对我们的需求，这是我们测绘地理信息价值的体现。
武汉大学在863支持之下，在“十一五”做了一个有110个功能的软件，这个软件我听说价钱是30万亿套，外国人买是8万美金一套。这是这个系统的整个总界面，可以生成各种功能，以敦煌为例，这是敦煌市做的月牙泉的地形测量，是一个沙子生成的，不好做的，风一吹就跑的，我们扫描出来了，这是月牙泉，这是
下，我们要思想现在对无控制的测量要求很高，就是说能不能直接获取地理传感器的坐标，即便有中国的北斗，有PBB的技术，我们就可以自动求点，加上在飞机汽车上的POS系统把位置姿态自动测量系统，交汇地面点的坐标，而不需要做任何更多的野外工作，这是一个社会的需求。在这个需求之下，我们在2000年推出过以光学10个CCD获取数据，即便是定姿定位的立得2000型号，我们刚才看到的是2001年的新型号，在这上面有全景照相机，有激光雷达，有CCD，有POS，而这些东西都是我们中国人自己研究出来的，这样就提高了数据获取的机动性和速度。我们的移动包括地面的车载和空基有人机、无人机上的移动测量技术，现在应该说是异军突起。从而实现传统的航空运行遥感得到的4D产品加上移动测量得到的街景影像，实景影像，能够实现空天地一体化的集成，提供的分辨率从卫星的米级、航天的分米级到地面低空移动测量的厘米级，这样一个全范围覆盖的需求，为此提供服务。
数据获取是产业的源头和上游，我们当前面临的是一个数据又多，多到我们处理不了，数据又少，需要的信息又不能及时提供，这样一个矛盾之中。我们认为传统的数据采集方式周期太长，需要进一步发展，需要发展一些短平快自动化程度很高的，实时反映的需要。我们传统的4D产品不能满足信息化社会的需要，我举一个例子，我们到公安部门去，公安厅、公安局、公安部的同志们说，你们测绘提供的4D产品，我们需要的信息只能找到20%。这就是对我们一个很大的触动，为什么呢？我们的用户是不同的，公共安全的用户要知道这些事实位置，消防拴、电话亭的位置在哪里，这要达到1：200的精度才能有。我们的环境保护需要在无人职守的地图上管理它，我们的垃圾需要找到哪一个是回收，哪一个是不回收，哪一个是放矿泉水瓶子的。我们的交通运输需要知道这些标志的含义和位置，这些传统的4D产品不表达。商业的选点也需要这些位置的关系，我们旅游者知道那个地方值不值得去。这些信息都是社会需求，不同的用户需求不同。在这个情况之
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题不能保证。它有空三加密软件，它有高精度导航数据集成处理软件。可以大概旋翼机、固定翼飞机，可以做实验，可以把倾斜摄影集成起来做实验，这都足够了，跟解放军的飞艇和二炮的无人机都做过实验。这是一个倾斜摄影的方案，用五拼，用立得03型的POS，姿态标称精度是0.02度，航高掌握在702米，最后是132条航线。这是主航机垂直的，倾斜的，这样就可以把它的集成，在平顶山做过一个这样空军实验，主标的，辅助的，尤其是个性产品模型关于POS低空航空摄影，我们做过一个实验，为了检测系统精度做了5条航线，48个地面控制点，最后平面精度是2厘米，高程精度是5厘米，证明可以实现500到1000测图的要求。在无人机应急数据快速处理有两个条件，一个是作战，一个是灾害发生，我们在沈阳军区做了一个实验，我们解决了应急处理的模块，有三种公式，利用已有的地图基准图做快速匹配，做无人机数据处理，二是基于逐航带并行空三做无人机处理，第三个是把应急目标区里面做并行空三的无人机数据快速处理，我们要求的时间是分钟级，一分钟之内能不能把这个问题解决，在沈阳军区做过一个演习。这是第一个方案，我们影像下来一个，目前的和这个地方原来的数据做比较，POS数据处理，控制点，自动匹配，自动处理，最后把结果从到军方的平台上去。这是一个过程，在汽车上安装无人机，无人机飞起来，数据传回来，软件摆在那里，10秒钟实时匹配，生成正射产品，老的产品也，新的数据也要做。然后把这个数据打到天地图上去，军方的天地图，做变化检测，看这一炮打中没有，花了25秒钟，总时间35秒钟，从拿到数据到送去结果，部队战位35秒钟。
产品，有各种型号的，有由于中环的，有用于北京市胡同的，有火车上用的，有移动作战事战时手提式的GPS，两个生成就可以解决相距测量。
关键的技术是什么呢，一个是多传感器集成，二是POS，三是时间同步、空间同步，数据处理要有效，才能实现数据的应用。这是多传感器应用成果，三个S，导航的，姿态的，数据采集的，光学的，激光扫描的，红外的，都要集成在一起。我们从买俄罗斯的光纤陀螺，花15万块钱买一个国家，到现在利用中国人自己的光纤陀螺，激光陀螺，我们的集成技术，来实现“定姿定位”。我们做了陆地型的，航空型的，有精度高的，精度低的。还有时间同步，空间同步，同一个坐标系要做标定，这样实现所有的系统进行空间同步。网络化系统，数据下来以后可以通过多个工作站，大家集成处理，结果统一显示到数字城市的系统中去，这就是网络化系统处理。可以用于安全应急、智能管理，各行各业，天地图也可以加载，智慧城市，“我秀中国”。
山丘，沙漠河道DEM，都是传统摄影测量不太好做的，有敦煌的DSM，有航测的DEM。点云和光学影像叠加以后就可以得到长阳的三维地形地貌，得到敦煌莫高窟，得到月牙泉等等。这一块要掉下来一个石头都看得非常清楚，细部非常详细，点云位置很好，帮助我们做灾害危险调查，在汶川地震用了这个系统，做了ES5，做了防控。这是在沙市做的几种自动检测防控，比如说在天津做了10个平方公里，花了10个小时 ，800个点云就把它做出来了，就把三维建模建出来了。用的电力线测量，就把变电线和地形距离测出来，这是摄影测量不好做的，遥感也做不到。这样既可以把终端面图画出来，可以连在一起，整个就是电力部门需要的信息。比如说在森林地区，这是我们的软件，把树的模型建起来。这是外国的一个软件做的，就比我们简单，就暴露了一点，我们把叶子和纹理都表现出来了。可以做真正摄影像，当有房子的时候，这个地方就挡住的，也是一个阴影区，而屋顶应当投在一个地方，但不是的，怎么办呢？传统的正射影像，这是屋顶，这是墙面，墙面的正射影像还有，影子还有，这个影子不该有，墙面不该有，我们拿一点集成处理，先把墙面去掉，墙面没有了，再把影子去掉，这就是我们真的正射影像，和航空测量融合在一起可以解决。
李德仁：移动测量系统技术及其应
2013年03月22日 08:03:34
各位好，谢谢宁院士亲自主持主报告。我的题目是移动测量系统技术及其应用。我讲四个部分，第一个部分讲讲技术和应用的背景，为什么要做这个东西？第二，讲一讲空间移动测量技术，第三讲一讲地面移动测量技术，第四讲移动测量技术的主要应用。
这是机载的移动测量激光雷达，我们再看看无人机，无人机有固定翼、直升机、无人旋翼机、有人旋翼机，用与城镇测绘，电力线，应急测绘等等。中国政府已经在广东和吉林开通1千米以下空间自由运行，只要报计划，不要批准，这是张德江当副总理抓的一件事，讲了第二步，要3000米以下自由运行，旅游业交通业，遥感勘测都可以使用这个空间。这要解决专业数码相机问题，莱卡最近生产了一款非常高级的量测相机，大概是10万美金。PONC系统，原来主要靠美国人和德国人提供，现在我们中国人做下来，也好多家，立得公司也已经把美国的510、610年都做出来了。一个高精度的POS系统需要解决几个问题，有主GPS、辅GPS、有导航计算机，有惯性测量单位，把它集中在一起，就可以解决位置姿态测量。立得做了高精度、航空型的定位定姿系统POS系统，最高达到400HZ的高精度频率。它的A03型精度和美国的510相等，它的A04型和美国的610相等，整个系统买给中国，买给我们的价钱是在200万左右，我们这个价钱大概不超过80万，大概从40万到80万。这就是我们做出来的自由创新研究成果，这是应用配套软件，能够做导航信息的综合应用显示，能够做航行规划和一体化标定，这是很重要的问题，这些问题我解决精度问
大家知道我们看到的美国人的秘密报告，2020年美国希望从发现目标到消灭目标达到10秒钟，我们现在也在牵头，也准备做一个1.5到2亿的项目，在天上布一个网，天上数据不落地就实时处理，把结果送给空军二炮海军，希望在一分钟之内，我们这个刚才做到35秒钟，所以我们还要继续做。这就是快速生成三级产品，我们第二个方法就是用并行处理，用GPU，资源三号的数据，52公里×52公里，真正射影像10秒钟，GPU非常好，用GPU做卫星处理，有时候需要无光通讯解决通讯时间的延长，满足数据库的需要。比如航带一，航带二，航带三，整个一起做，最后形成一个战区的整个情形，最后实现并行的、快速的，多航带处理。第三种方法就是只对目标区的成果，整个不做，把它剪裁下来，这样就生成我们的产品。刚才讲的是低空的，我们还要继续研究。地面移动测量技术，这是2000年的老
这就是我们的背景和需求，下面我讲一下空基测量。有两方面，第一个是机载的移动测量，主要介绍马教授在863研究的成果。第二个是讲无人机的数据采集和快速处理，使我们在国防口沉积的一个研究成果。这就是机载的远景，在飞机上装上镜片式惯导，加上激光测距扫描，这样就可以得到地面点的在84坐标系中的微姿，如果它的扫描就把地面充分靠下来，这个方面的弱点与航天比较，它能够同时得到房顶、屋顶窗子和地面还有植被森林桥梁，一个信号打下去，有四个投影，四个维度，可以测不同地面的高度，同时获取数字地面地形模型和这个上面的表面模型DSM，这就是激光雷达的一个弱点。我这里就不做比较了，大家可以知道，它比摄影测量有很多弱点，主要是直接定位，多的维度，能够解决DSM和DEM的数据采集，它的数据有甚么特点呢？它的密度可以根据高度来决定，我们可以做到0.4×0.4打一个点，我们的垂直精度可以达到5-15CM，平面精度可以达到10-75CM，这是一个可以解决高密度高精度的飞行。它的数据处理是飞行，数据接收下来以后可以做预处理，做质量检测，得到数据表面模型和数据高等模型，影像进入以后就可以得到真测影像DTM和三维地形。