机载三维激光扫描系统(LiDAR)数据精度分析

郭卫炜

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉 430063)

LiDAR System Data Accuracy Analysis

GUO Weiwei

机载三维激光扫描系统(LiDAR)数据精度分析

郭卫炜

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉 430063)

LiDAR System Data Accuracy Analysis

GUO Weiwei

摘要机载三维激光扫描系统是激光技术、计算机技术、高动态载体姿态测定技术和高精度动态GPS差分定位技术的集中体现。相较于传统航空摄影测量技术，具有自动化程度更高，受天气影响较小，数据生产周期短、精度高等特点。结合实际工程项目，对LiDAR不同航空摄影高度的飞行数据进行精度比较，论证使用LiDAR进行航空摄影测制不同比例尺地形图的精度要求。

关键词LiDAR数据处理精度地形图

1概述

传统的3D 测量项目生产流程，包括航空摄影—航外控体系、像控点的测量—空中三角测量设置密码——形成DEM、DOM正射调整和镶嵌、DLG的测量和编制。在上述制造流程中，航外控流程与DEM编制耗费时间与资金多，不利于现代测量科技的发展。所以，怎样迅速得到精准度高、耗时少、费用低的航空遥感信息对铁路建造与经济增长有十分关键的实际价值。

机载LiDAR能够迅速、高精准度、高密实度得到地表图片和相对应的三维点云坐标信息，具备POS 定位功能，不用地表控制就能够得到影像的外方位信息，能够优化繁杂的制造过程，降低外业测量工作数量，降低成本，减短航空测绘成图时间。

通过实际项目测试，在不同航高实验区(500 m，3 200 m)进行了LiDAR航空摄影测量，将获得的飞行数据进行处理，利用激光检校结果和RCD相机检校结果，对试验区的飞行数据进行精度评定，包括激光点云的高程精度和影像的水平高程精度，最终验证设备整体精度满足制图精度要求。

2LiDAR数据处理流程

本次数据处理主要是对RCD航空影像、Lidar数据、IPAS数据、地面GPS数据的处理，通过IPAS解算，DEM生成及航空正射影像图的制作，形成最终的处理结果，并对设备的检校参数作验证。

3试验测区数据处理及精度分析

3.1　500 m航高测区飞行

(1)RCD影像数据处理及精度结果

项目预先进行RCD相机检校，获得地面控制点中误差如表1。

由于飞行高度在550 m左右，地面分辨率为0.08 m，采集了20个地面控制点作为检查点，经过空三加密的平面解算精度中误差在8～12 cm之间，高程精度在5 cm左右。因此，最终解算精度平面误差在1～2个像元，高程误差在1个像元以内，基本满足正射影像数字产品的生产需求。检查点精度统计见表2。

(2)激光数据精度分析

激光数据后处理精度分析见表3。

得出的精度分析报告如表4。

从以上分析可以看出，经过检校和后续处理之后在实际飞行测区500 m航高可以得到平均高程误差7.2 cm的结果，最大误差在10 cm左右，完全满足航测生产任务的精度需要。

3.2　3 200 m航高测区飞行

(1)RCD影像数据处理及精度结果

影像数据地面控制点中误差如表5。

由于飞行高度在3 200 m左右，地面分辨率为0.6 m，采集了20个地面控制点作为检查点，经过空三加密的平面解算精度中误差在40～60 cm之间，高程精度在30 cm左右。因此最终解算精度平面误差在1个像元左右，高程误差在1个像元以内，基本满足正射影像数字产品的生产需求。检查点精度统计见表6。

(2)激光数据精度分析

激光点云后处理精度分析结果见表7。

得出的精度分析报告如表8。

从以上分析可以看出，经过检校和后续处理之后，在实际飞行测区3 200 m航高可以得到平均高程误差30 cm的结果，最大误差在84.8 cm左右，完全满足航测生产任务的精度需要。

4结论

就项目数据处理后得出的结果来看，在绘制1∶500比例尺和1∶3 000比例尺的地形图方面，使用LiDAR基本可以满足制图的精度要求，虽然由于外业控制点不是都采集在平地路面上，因此会在内插时产生相应的误差，进而对后处理激光点云的精度检查造成一些影响，但整体来看，使用LiDAR：ALS50-II+RCD105系统的高程精度满足系统标称的性能指标，达到了很好的DEM和DOM数字产品生产的效果。

参考文献

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[2]刘光庆，杜勰.浅谈基于Lidar数据与常规航空摄影测量制作3D产品的流程区别和优势[J].低碳世界，2014(21)

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[7]王勇，熊爱武.机载LiDAR点云数据精度评定方法的研究[J].测绘与空间地理信息，2013，37(8)

中图分类号：U212.24+1

文献标识码：A

文章编号：1672-7479(2015)05-0025-03

作者简介：郭卫炜(1983—)，2008年毕业于湖北省地震局地震研究所大地测量专业。

收稿日期：2015-08-07