机载Lidar数据处理及应用的探讨

范锐朋，张凤

（1.九江地质工程勘察院,江西 九江 332000；2.北京捷翔天地信息技术有限公司，北京 101300)

机载Lidar数据处理及应用的探讨

范锐朋1，张凤2

（1.九江地质工程勘察院,江西 九江 332000；2.北京捷翔天地信息技术有限公司，北京 101300)

结合安徽项目，具体讲述机载激光雷达数据的处理过程，即从航飞后的原始数据经过一系列处理最终生成DEM。主要包括：POS数据解算,点云分类，生成DEM成果。这种方法和传统的航空摄影测量技术相比，高程精度有明显的优势，并且减少了地面控制测量的工作，提高了自动化、智能化程度，缩短了测图周期。

机载激光雷达；数据处理；自动分类；DEM

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.150

1 机载激光雷达技术简介

机载激光雷达技术是一种集激光测距，全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)3种技术于一身的系统，用于获得点云数据并生成精确三维地形（DEM）。

2 机载激光雷达数据处理

利用机载激光雷达数据生产DEM的主要生产环节包括数据预处理、数据分类、数字高程模型制作等。

2.1 数据预处理

数据预处理包括激光点云数据的定位，定向，检校场检校，坐标转换等过程，主要为了解算飞机的姿态，赋予激光点云正确的坐标信息。

2.2 数据后处理

点云数据的后处理实质就是将地面点和非地面点高效而准确的分开，提取地面点生成DEM。点云数据后处理包括粗差剔除，点云分类，DEM制作等。

3 案例分析

结合安徽省机载Lidar地表高程数据获取与制作项目，介绍基于TerraSolid的点云数据处理流程。

安徽摄区包含安徽全境共14万km2，数据采集利用莱卡ALS60，ALS70激光扫描仪，扫描点间距优于2m，点云数据高程中误差优于0.3m，最大误差小于2倍中误差，满足1∶10000DEM生产要求。

3.1 数据预处理

3.1.1 IMU/GPS数据处理

（1）原始数据解压。（2）GPS数据处理。利用GrafNav8.4将基站和机载的*.GPS数据转换为*.GPB格式，检查基站数据，机载数据是否有失锁，检查合格后可以在GrafNav软件中进行差分解算，生成解算结果*.lat。（3）IMU/GPS数据联合解算。在IPAS软件中导入前述GPS解算结果与IMU记录数据，进行IMU/GPS联合精密处理，解算出每一时刻激光Lidar的三维坐标和角元素值（外方位元素），并生成航迹文件*.sol。（4）MU/GPS数据质量检查。IMU/GPS数据质量应满足：卫星PDOP值≤5；GPS数据卫星信号不能有失锁和缺失，IMU数据需连续并与GPS时间同步；IMU/GPS数据联合解算偏差平面位置不超过0.1m，高程偏差不超过0.4m，速度偏差不超过0.5m。

3.1.2 点云数据检校

通过Roll检校和Pitch检校，利用POS解算的航迹文件和采集的激光数据文件，应用检校参数，用ALSPP软件解算获得激光雷达点云数据。

3.2 数据后处理

1）点云数据分块。Lidar数据的数据量大，一次将所有数据加载到一个核运算势必会使效率降低，因此，利用Terra系列以及MicroStationV8软件，按行列将数据划分成3km×3km的格网。

2）航带拼接。利用Terra系列软件中的Macro（宏）命令“Cut Overlap”，将分块数据进行航带拼接,去除冗余数据。

3）粗差剔除。利用软件的宏命令“Lowpointclassification”将极低点剔除，再通过人工绘制剖面检查并剔除极高点和分布异常的点。

4 结论

以其精度高，数据信息丰富，不受天气影响等特点，正在成为数据高程模型最主要的获取手段，利用机载Lidar数据制作DEM比传统方法制作DEM速度快，精度高。但由于地形的多样性和地物的复杂性，局限了手动处理的自动化程度，因此，改进自动分类算法来提高效率还有相当长的路要走。

【1】张小红.机载激光雷达测量技术理论与方法[M].武汉:武汉大学出版社, 2007.

【2】刘妍，司海燕，鲍建宽，刘崴，李伟.基于TerraSolid的机载激光雷达点云数据处理应用［J］.黑龙江工程学院学报，2012,26(3):68.

Discussion on the Processing and Application of Airborne Lidar Data

FangRui-peng1，ZhangFeng2
(1.JiujiangGeologicalEngineeringsurveyingInstitute,Jiujiang332000,China) (2.BeijingQuickViewincInformationTechnologyCo.Ltd.,Beijing101300,China）

Combinedwith the project inAnhui,the article described the processing of airborne lidar data in detail.That is, the original data from the aircraft fly finalgenerateDEMthroughaseriesprocessing,theprocessingmainlyincludePOSDatacalculation,pointcloudclassification,generateDEMresults.Thismethod has obvious advantages compared with the traditional aerial photogrammetry, and reduced the work of ground control measurement，improved the degree of automationandintelligence，Shortenthetestcycle。

airbornelaserradar;dataprocessing;automaticclassification;DEM

P231

A

1007-9467（2016）07-0237-01

2016-6-14

范锐朋，男，河南漯河人，中级工程师，副院长，从事测绘工程方面研究，（电子信箱）271769404@qq.com。