公路勘测“邂逅”激光雷达测量技术

机载激光雷达测量技术是什么？

相比传统的航空摄影测量技术比较分析，机载激光雷达技术具备独特的优势，即自动化程度高、受天气影响比较小、生产周期较短、精确度较高等。

机载激光雷达技术是一种综合利用激光全球定位系统、惯性导航系统的数据采集技术。主要应用到探测地面的三维坐标中，以此产生激光雷达数据影响，通过进行数据处理和软件处理，进一步生成地面DEM 模型、等值线图、DOM 正射影像图。

机载激光雷达测绘技术主要就是把激光、全球定位、惯性导航、光学技术相结合，利用光学遥感技术，探测波段，以此有效获取地面物体反射能量大小和物体反射波谱的幅度、频率、相位等，针对所获得的数据信息，及时处理并定位，据此针对目标物体，准确测速和识别。现阶段，我国主要把机载激光雷达测绘技术应用到数字城市规划、工程建筑测量、电力设计勘测选线、线路监测、灾害监测、环境监测、林业种植与规划等领域。

机载激光雷达测量技术在公路勘察设计中的应用

1、 采集参数选择

机载激光雷达测量具有其自身的独特参数，即激光点间隔、激光重叠度、影像地面分辨率、飞行高度等相关参数。激光点间隔主要是通过平均点间隔距离或点数加以表示，从而对最终地面点的插值精度有着直接影响。在点云到达一定密度值之后，精度会随着后期处理工作量不断增加，增大因为分类错误所导致的误差。切实根据工程相关数据信息，全面防止发生边缘变形误差，在后期处理数据时，剪切掉重叠区域的激光点。

因此，在地形起伏并不大的情况下，机载激光雷达测量技术航测对航线旁向的重叠度，需要严格控制在 20％-25％ 之间，只有这样才能够满足使用需求。地面分辨率和成图比例尺息息相关，以此描述像素代表地面的实际距离。飞行高度设计和成图的精确度要求密切相联系，也与激光设施设备和测区地形等相关联。

所以，在实际工程中，需要对相关参数进行全面计算和详细分析。并且，随着激光器校验技术不断精确，飞行高度对激光精度的影响不断缩小。

2、 辅助地面控制测量

激光点云的高程精度充分发挥着重要作用，在机载激光雷达测量中，一般都会设置与其相合适的地面基站测量，会涉及到地面控制测量的相关因素，其中主要有地面基站精确度、坐标转换、水准面拟合精度、卫星分布情况等。机载激光雷达飞行时，与传统测量比较分析，辅助地面基站测量工作强度大大降低，但是，技术要求难度会逐渐增加，在测量等级和精度的时候，要求非常高。

3、 DOM 和 DEM 制作

通过 POS 数据信息，计算外方位元素、相机参数迭代计算、影响镶嵌、影响和点云匹配等，可以制作数字正射影像图 DOM。1:2000 的 DOM 分辨率在 0.2m 以上，能够满足公路勘察设计可行性、初步设计、施工图纸设计各环节的需求。充分合理 DOM，对点云数据进行分类判断和地物提取等，利用所获取的地面点在对应软件中，制作出可以满足需求的数字地形图 DEM。

4、 数字线划图 DLG 绘制

尽管 DEM 和 DOM 能够满足三维设计需求，但是此软件并不能完全满足生产需要。再加上，主流公路设计软件，在开展公路设计工作时，主要通过等高线，以此为主的数字线划图 DLG。受相幅和相机限制，Lidar 所获取的影像不适合通过立体测图的方式获得大面积 DLG。

一般来讲，利用 DEM 自动生成等高线和高程点，结合 DOM 进行道路和排水等地物要素的矢量化。严格按照野外调绘位置，描绘地下管线。Lidar 相对敏感的地面上，电力和通讯线等都可以从影像上获取，也可以通过一定算法获取矢量。

5、 断面采集

在进行公路勘察施工设计阶段，横断面的测量任务相对繁杂。机载激光雷达测量技术通过详细划分激光点云，以便于对植被覆盖比较密集的区域，可以获取更加精确的DEM，以此有效解决传统航测技术中所存在的主要问题。充分合理利用高精度 DEM 批量测绘线路上任意点的横断面，以此利于实现自动化，用时比较少，精确较高，还能够有效避免发生野外测量错误状况。

在激光雷达技术支持下不仅数据成果精度高，而且可降低外业工作强度，尤其是在戈壁荒漠等人员相对困难到达的地方，能够大量的减少人工成本，同时又能获取高精度的地形测绘成果，提高外业工作效率，通过数据比较其成果精度完全满足相关规范要求。

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