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摘要：随着近年低空无人机技术的井喷发展，为传统测绘存在的外业测绘量大、效率低、成本高等弊端，提供了很好地的解决方案，但在植被密集、地形落差大的线路测区作业时，面对外业设点不易、内业特征点匹配困难，植被遮挡严重的情况，本文探讨以高精度激光LiDAR作为约束在山区复杂地形测绘中的作业方案[1]。
关键词：激光雷达LiDAR;GPS;主动遥感测量
一、前言
激光雷达LiDAR（LightLaser Detection and Ranging），是激光探测及测距系统的简称。机载激光雷达（LiDAR）是一种新型主动式航空传感器，通过集成定姿定位系统和激光测距仪，能够直接获取观测区域的三维表面坐标。高度集成的激光雷达系统可搭载在民用的小型无人机平台之上，实现了快速灵活的数据采集工作，无人机载激光雷达技术具有作业周期短、数据精度高且不受天气因素影响等优点，是一种方便高效的主动遥感测量技术。
公路线路测量往往受限于航测摄影条件所限，供图不足的矛盾十分严重，激光雷达技术采用主动激光测量，较常规摄影测量受到的天气影响更小，在高植被覆盖区、植被覆盖密集区能体现激光能穿透的特性，可以提高地面和非地面数据获取的速度和精度;且在高差较大，传统航测很难获取到高精度的高程数据的区域体现其直接定位的特点，获取到更精确的地理信息数据[2]。
二、LiDAR测绘系统的技术特点
机载激光雷达测绘系统是一种主动式直接测量系统，其基本原理是通过激光扫描系统发射激光主波脉冲，经地面反射接收激光回波脉冲而记录时间间隔，可计算出与地面点的距离，通过瞬时机载GPS坐标定位和IMU/GPS定姿系统参数从而求得地面的三维坐标。与航空摄影测量比较，不受太阳高度角的影响，受天气影响程度较小，数据精度高，作业周期快，数据容易更新，尤其是在植被覆盖较密的区域，更显其特有的功能，能有效穿透植被，通过滤波数据处理可直接准确获得精确的地面数据，这是航空摄影测量难以实现的。机载雷达测绘系统在飞行后获得的点云数据是三维坐标数据，更加容易实现自动化处理，而航空摄影测量在飞行后影像处理时自动化处理的程度较低，内业需要进行空三加密，在相片数据处理上需要人工干预的工作量也较大。
机载雷达测绘系统生产的成果数据呈多样化：数字正射影像DOM、数字高程模型DEM、数字表面模型DSM、数字线画图DLG和地面三维模型[3]。
尽管LiDAR优势明显，但也存在明显不足，主要有以下几方面。其核心部件激光头和惯导系统价格昂贵，机载激光雷达测距采用的是激光脉冲测距原理，激光脉冲在一定条件下存在被水吸收的困难，在单一技术手段采用机载激光雷达测绘水系时存在水系边界失真现象，在建筑密集区域采用单激光头扫描时，存在部分房角或墙面扫描不到现象。以上几点方面原因也限制机载激光雷达技术的广泛应用。
三、案例应用
灵川至钟山拟建设一条150公里的高等级公路，受建设方的委托，我单位承担前期地质调查、初步线路勘察和1：2000地形图测绘任务。由于任务紧，对1：2000地形图测绘任务决定采用航空摄影测量方式进行，其中中间一段十五公里的地段，植被覆盖相当茂密，像控点很难布设，地形高差较大，因此决定在那一段区域采用记载激光雷达扫描技术进行地形图生产。
使用设备：中海达自主研制的低空无人机载移动测量系统ARS-1000L搭载旋翼无人机;
项目精度：按照1：2000地形图精度;
相对航高：300m
飞行速度：100km/h
原始Lidar数据点密度：16点/m2
野外飞行时间：两天
融合得到的初始点云会存在空气噪点等噪点，因此点云预处理在删除噪点后即可进行精度验证。实地采用GPSRTK进行精度验证，高程中误差0.29米，满足1：2000测量精度要求[3]。
四、结束语
机载激光雷达测绘系统与传统的全站仪测绘、GPSRTK测绘和航空摄影测量相比较，具有明显的优势，尤其是对植被有较好地穿透性，可大幅减少劳动强度，在植被覆盖严重、测绘技术人员难以到达的线路工程测绘中有着得天独厚的优势[4]。随着惯导系统和扫描机光头的国产化，笔者相信机载激光雷达扫描技术将会在测绘领域实现广泛应用，这将是测绘技术一次大的革新[4]。
参考文献
[1]王丙涛，王 继，基于倾斜摄影技术的三维建模生产与质量分析[J].城市勘测，2015（5）：80-82
[2]宋孟肖. LiDAR点云辅助的城区航空影像空中三角测量[D]. 武汉大学， 2018
[3]袁林山，黄建学，基于无人机航摄系统的1：1000 DLG航摄成图精度分析—以江苏射阳县日月岛为例[J].测绘通报，2017，（sl）：182-4.
[4]李德仁， 李明. 無人机遥感系统的研究进展与应用前景[J]. 武汉大学学报（信息科学版）， 2014， 39（5）：505-513.
作者简介：
陈汝明，男，1975年4月出生，湖南永州人，测绘高级工程师，国家注册测绘师，现任湖南省地质矿产勘查开发局四0七队副队长，研究方向：测量技术管理工作
关键词：激光雷达LiDAR;GPS;主动遥感测量
一、前言
激光雷达LiDAR（LightLaser Detection and Ranging），是激光探测及测距系统的简称。机载激光雷达（LiDAR）是一种新型主动式航空传感器，通过集成定姿定位系统和激光测距仪，能够直接获取观测区域的三维表面坐标。高度集成的激光雷达系统可搭载在民用的小型无人机平台之上，实现了快速灵活的数据采集工作，无人机载激光雷达技术具有作业周期短、数据精度高且不受天气因素影响等优点，是一种方便高效的主动遥感测量技术。
公路线路测量往往受限于航测摄影条件所限，供图不足的矛盾十分严重，激光雷达技术采用主动激光测量，较常规摄影测量受到的天气影响更小，在高植被覆盖区、植被覆盖密集区能体现激光能穿透的特性，可以提高地面和非地面数据获取的速度和精度;且在高差较大，传统航测很难获取到高精度的高程数据的区域体现其直接定位的特点，获取到更精确的地理信息数据[2]。
二、LiDAR测绘系统的技术特点
机载激光雷达测绘系统是一种主动式直接测量系统，其基本原理是通过激光扫描系统发射激光主波脉冲，经地面反射接收激光回波脉冲而记录时间间隔，可计算出与地面点的距离，通过瞬时机载GPS坐标定位和IMU/GPS定姿系统参数从而求得地面的三维坐标。与航空摄影测量比较，不受太阳高度角的影响，受天气影响程度较小，数据精度高，作业周期快，数据容易更新，尤其是在植被覆盖较密的区域，更显其特有的功能，能有效穿透植被，通过滤波数据处理可直接准确获得精确的地面数据，这是航空摄影测量难以实现的。机载雷达测绘系统在飞行后获得的点云数据是三维坐标数据，更加容易实现自动化处理，而航空摄影测量在飞行后影像处理时自动化处理的程度较低，内业需要进行空三加密，在相片数据处理上需要人工干预的工作量也较大。
机载雷达测绘系统生产的成果数据呈多样化：数字正射影像DOM、数字高程模型DEM、数字表面模型DSM、数字线画图DLG和地面三维模型[3]。
尽管LiDAR优势明显，但也存在明显不足，主要有以下几方面。其核心部件激光头和惯导系统价格昂贵，机载激光雷达测距采用的是激光脉冲测距原理，激光脉冲在一定条件下存在被水吸收的困难，在单一技术手段采用机载激光雷达测绘水系时存在水系边界失真现象，在建筑密集区域采用单激光头扫描时，存在部分房角或墙面扫描不到现象。以上几点方面原因也限制机载激光雷达技术的广泛应用。
三、案例应用
灵川至钟山拟建设一条150公里的高等级公路，受建设方的委托，我单位承担前期地质调查、初步线路勘察和1：2000地形图测绘任务。由于任务紧，对1：2000地形图测绘任务决定采用航空摄影测量方式进行，其中中间一段十五公里的地段，植被覆盖相当茂密，像控点很难布设，地形高差较大，因此决定在那一段区域采用记载激光雷达扫描技术进行地形图生产。
使用设备：中海达自主研制的低空无人机载移动测量系统ARS-1000L搭载旋翼无人机;
项目精度：按照1：2000地形图精度;
相对航高：300m
飞行速度：100km/h
原始Lidar数据点密度：16点/m2
野外飞行时间：两天
融合得到的初始点云会存在空气噪点等噪点，因此点云预处理在删除噪点后即可进行精度验证。实地采用GPSRTK进行精度验证，高程中误差0.29米，满足1：2000测量精度要求[3]。
四、结束语
机载激光雷达测绘系统与传统的全站仪测绘、GPSRTK测绘和航空摄影测量相比较，具有明显的优势，尤其是对植被有较好地穿透性，可大幅减少劳动强度，在植被覆盖严重、测绘技术人员难以到达的线路工程测绘中有着得天独厚的优势[4]。随着惯导系统和扫描机光头的国产化，笔者相信机载激光雷达扫描技术将会在测绘领域实现广泛应用，这将是测绘技术一次大的革新[4]。
参考文献
[1]王丙涛，王 继，基于倾斜摄影技术的三维建模生产与质量分析[J].城市勘测，2015（5）：80-82
[2]宋孟肖. LiDAR点云辅助的城区航空影像空中三角测量[D]. 武汉大学， 2018
[3]袁林山，黄建学，基于无人机航摄系统的1：1000 DLG航摄成图精度分析—以江苏射阳县日月岛为例[J].测绘通报，2017，（sl）：182-4.
[4]李德仁， 李明. 無人机遥感系统的研究进展与应用前景[J]. 武汉大学学报（信息科学版）， 2014， 39（5）：505-513.
作者简介：
陈汝明，男，1975年4月出生，湖南永州人，测绘高级工程师，国家注册测绘师，现任湖南省地质矿产勘查开发局四0七队副队长，研究方向：测量技术管理工作