机载激光雷达遥感技术在测绘领域的应用

严明

摘要：机载激光雷达遥感技术应用于测绘领域中，能够穿透薄云、轻雾以及部分植被树叶的阻挡，精准度高，在测绘领域被广泛的运用。基于此，本文对机载激光雷达遥感技术在测绘领域的运用展开了一些探讨，仅供参考。

关键词：机载激光雷达 遥感技术 测绘工作

作为能够穿透不同植被的树叶、穿透多云层、不需要进入具体的测量现场，以及能够提供更加密集更加精准的数据的测量系统，机载激光雷达遥感系统在具体应用方面取得了较为出色的表现。而在测绘领域，机载激光雷達遥感系统也能够精准的分析出地表以及相关测绘要求的信息，帮助测绘人员进行专业的数据采集，为测绘工作提供更加精准的数据支持，保证测绘工作的顺利进行。

1 机载激光雷达遥感系统

机载激光雷达数据特点可以非常方便的对地表空间结构经行分类、分割。非常方便对有空间特征的物体经行提取、统计、分析。机载激光雷达遥感系统是集定位系统、导航系统以及激光扫描系统和摄影系统，特别是航空摄影系统于一体的测量系统，它能够快速的分辨出大面积的地表地理信息，并且在数据传输方面拥有较高的分辨率，能够帮助测绘人员及时的获取相关的测绘数据，并建立数字模型和数据分析，是自GPS 发明后的另一大重要的技术革新，也是目前我国测绘领域未来发展的方向之一。

2 机载激光雷达遥感系统在测绘领域的应用

机载激光雷达遥感系统在测绘领域中的运用，可以利用激光来实现对物体之间距离的探测，并实现相关数字信息的采集，信息采集完成之后就能够利用相关软件来构建出高精度的数字表现模型，使工作人员更加充分的了解被测量物的地理位置信息数据。随着该技术在各领域中的广泛应用，其还将与CCD、POS等先进技术进行有效的结合，提高其自身的应用价值。

2.1机载激光雷达遥感系统的特点

同其他测绘系统相比，机载激光雷达遥感系统能够拥有更高的精度，更高的密度和更高的效率，更高的分辨率，它能够真实的反映地形地貌的特征，代替技术人员进行相关的测绘，并将数据以更快的效率传输到计算机系统中，将传输误差控制在较小的范围内，再经过计算机系统的数据分析和演算中建立高精度的地表模型和数字模型以及高分辨率的数码影像。

在测量方式方面，机载激光雷达遥感系统的测量方式以主动测量为主，由于其穿透力较强，对于多云等天气也有着较强的测绘能力，不会受天气数值的影响，将外界的干扰因素影响降到了最低。而在机载激光雷达遥感系统具体应用中，由于其搭载了自动化操作系统，因此从飞行路线的设计到最后数据传输数据获取和模型分析、图片处理中都有着较高的自动化程度，减少了工作人员的操作次数，节省工作人员的操作精力，为工作人员进行后续的工作提供了便利。

2.2机载激光雷达遥感系统在测绘领域的具体应用

为了验证机载激光雷达遥感系统的应用效果，试验区选取于常州市新北区小黄山区域。范围北至Y203公路，东至江宜高速，南至小梁线，齐梁大道、孟河大道，西至孟城东路。该摄区涉及地形和地类比较齐全，元素丰富，利于开展本次应用研究。

2.2.1点云精度检测及精度调整优化

对该摄区范围内的机载激光点云数据经行高精度调整。通过均匀布设的地面控制点纠正点云数据，然后导入地面检查点检查，验证点云精度。同时比对未作高精度校准和校准后的检查点高程精度。

数据精度校正控制点和检查点测量。点位选取平地铺装路面特征处，如斑马线角点、行道线拐点、道理交叉拐点，窨井盖中心点等。测量使用GPS-RTK多测回（3次以上）测量去平均值的方式确定。

共布设控制点14个，平均每条航带2-3个点。检查点75个，测区均匀分布。

2.2.2精细点云分类

对校正好的点云进行精细分类，采用自动分类和人机交互式分类两种模式。点云精细分类内容和原则：

（1）地面点层：包括常规地表点、植被下地表点、涵洞入口、隧道入口、地下车库入口，高架桥底部可见部分、架空通道底部可见部分、露天下沉式空间区域等。

（2）低植被点层：高度低于1.5m的低矮灌木、城市低矮绿化植被等。

（3）高植被点层：可以明显区分树干和树冠区域的成型树木，如山地中的林木、城区行道树等。

（4）混合植被点层：山区和公园区域难以区分密集植被。

（5）建筑物点层：顶部面积大于2平方米的人工构筑物都须进行分类处理。

（6）高压线层：高大电塔及附属电线。

（7）噪点层：航带冗余点和其他点。

2.2.3 精细DEM、DSM制作

为充分利用机载激光雷点云数据，为后期高精度等高线制作创造有利条件，需要尽量多的保留地面点。所以在地面点探测过程中，将常用的探测最小距离改为约等于本次点云相邻点间距，地面点保留的阈值改为本次等高线拟生成间距0.1米。最终成果保留了绝大部分地面点。

对所有点云数据经行排查，对因遮挡或植被太密集导致无法获取有效点的区域，依据临近关系，人工补充勾绘少量特征点、线。DEM制作利用分类后的地面点生成。在DEM生成的过程中基于地面点和特征点、线按照0.25米格网间距内插生成精细DEM。

2.2.4 等高线生成

基于精细DEM可以自动生成0.1米等高距的等高线。该种等高线能够精细反应地表模型，可以准确还原地表真实形态。

2.2.5 试验区冠层高度模型构建

CHM （冠层高度模型）排除了地形的影响，反映了树木高度在空间上的分布情况。即使孤立分布的一棵树都可以在CHM中表达出来。CHM是林业管理的基础数据，可以作为树木砍伐、生长监测的决策依据。在对激光雷达点云数据进行分类，获得地面点和树木点后，即可计算CHM。

CHM的生成方法主要有两种。一种基于DEM和DSM。该方法首先DEM和只包含地面点和树木点的DSM。通过计算DSM和DEM的差值即可得到CHM。第二种是先将树木点的高程减去对应的地面点高程，而后在归一化点云的基础上生成CHM。

3 机载激光雷达遥感技术的发展趋势

机载激光雷达是一种新型的传感装置，它在实际应用过程中能够高精度、更快速的实现对数字信息的采集，并且能够帮助测绘工作人员对采集到的数据进行分析以及处理。在我国测绘领域，机载激光雷达系统同LIDAR 系统进行结合、同遥感技术结合、同现代激光系统和POS 定位技术进行结合已经成为我国未来的机载激光雷达系统的发展方向。我们相信，伴随着科技水平的不断发展和提升，机载激光雷达遥感技术的应用水平也必然会得到较为明显的提升，比如，由于机载激光雷达遥感技术由于其具备较强的穿透能力，因此该技术在地形测量、森林资源调查及城市建模工作中具有非常良好的应用前景。

4 结束语

综上所述，在机载激光雷达遥感系统的应用和发展过程中，虽然其发展时间较短，但是却拥有着更高的精准度好更快的数据传输速度，能够进行有效的数据传输和数据模型构建，是未来测绘行业的最新的发展方向。本文研究工作的主要工作量集中在点云精细分类过程中。研究表明基于点云数据可以精确，快捷的进行植被、水体覆盖率分析。对城市绿量的分析基本可以做到自动化，分析结果也较常规手段更加正式可靠。基于点云生成的DEM，在分析和应用上较传统DEM更加精细。可以对边坡预警提供有效支撑，可以用于矿区资源的现状量化调查。对城市绿化行道树的管理可以更精细化。通过本次研究可以得出结论：机载激光点云数据可以用于自然资源调查等相关领域，满足日常业务管理需求。

参考文献

[1]秦海明，王成，习晓环.机载激光雷达测深技术与应用研究进展[J].遥感技术与应用， 2016，031（004）：617-624.