机载LIDAR技术在山区铁路制图中的应用精编版.doc

机载LIDAR技术在山区铁路制图中的应用机载LIDAR技术在山区铁路制图中的应用杜兆宇(中铁第五勘察设计院集团有限公司,北京102600)摘要机载LIDAR技术是最近几年发展应用的新兴科学;本文借助具体工程实例,阐述了机载LIDAR技术在山区铁路制图中的生产流程,显著地提高了勘测效率,在地形复杂地区发挥巨大优势,具有广阔的应用前景。关键词机载LIDAR;点云;POS系统;镶嵌Title:,,,PointCloud,POSsystem,Mosaic常规铁路制图方法是航空摄影测量,在山区和沙漠地区等恶劣自然条件下,航空影像的获取和地面控制点的施测会有很大的困难。机载LIDAR技术[1]是一种综合利用激光、全球定位系统(GPS)、惯性导航系统(INS)的数据采集技术,相较于传统航空摄影测量技术,具有自动化程度更高,受环境影响较小,数据生产周期短、精度高等特点。该系统在三维空间信息的实时获取方面取得了重大突破,为获取高时空分辨率地球空间信息提供了一种全新的技术手段。1机载LIDAR技术机载LIDAR是一种集激光、全球定位系统和惯性导航系统三种技术于一身的空间测量系统[2]。该系统是将激光扫描仪、GPS接受机、惯性导航系统、数码相机及控制元件等搭载在载体飞机上。它通过主动向地面发射激光脉冲,接受地面反射回来的反射脉冲并同时记录所用时间,从而计算出激光扫描仪到地面的距离,结合POS系统测得的位置和姿态信息可计算出地面点的三维坐标。2机载LiDAR作业流程LiDAR作业过程分为航线设计、检校场布设及检校飞行、基站布设及联测、航摄作业、数据下载及格式转换、数据处理。[4],以FPES(FlightPlanning&EvaluationSoftware,飞行设计及评估软件,)为主要平台,AutoCAD、GoogleEarth、GlobalMapper为辅助设计工具,以SRTM3地形数据为依据,生成覆盖指定区域的多条航线,以导航文件(.fpd文件)形式导出,用于控制航摄飞行。航线设计包括基本参数的确定、航摄分区、航线生成。①基本参数的确定以相关规范要求为基础,根据现场情况与项目要求,确定扫描角、飞行航速、航向及旁向重叠度、航线高度等基本参数。②航摄分区测区区域划分按以下三个原则进行:首先,区域为不同类型地物的混合,需将其划分为多个单独的面状区域和条带状区域;其次,区域内地形起伏较大,按照单一区域设计的航线无法满足需要,需通过区域划分将该区域划分为多个小区域,从而减小同一区域的地形起伏;最后,GPS基线长度对精度的影响。对测区进行划分以避免单条航线的长度超过60公里。③航线生成FPES包含针对两种类型区域的设计模式,即面状区域和条带状区域,各种区域都视为二者中的一种或二者的混合。①选择检校场LiDAR飞行检校场范围约为3×3平方公里,需包含两条尽量垂直的道路(最好是铺装路面),其中至少一条较直,还需包含一定数量的尖顶房屋。检校场的选址既要满足设备检校所需条件,又要满足机场空域避让条件。②检校场航线设计检校场航线共设计8条航线,其中激光检校航线6条,相机检校航线4条(其中有2条航线为激光和相机检校共用)[4]。激光检校航线要求在两个不同的高度飞行,其中低航高2条交叉航线,相对航高为1350米;高航高为4条航线,包含2条交叉航线、1条反向航线和1条平行航线(30%的重叠度),相对航高为2300米。扫描角为45度。航线示意图如下:图1检校航线示意图相机检校航线要求在同一个航高进行,航线为4条,设计航高为1350米,包含2条垂直交叉航线、2条反向航线,每条航线至少需要12张影像相对。航向重叠度为80%,航线扫描角为45度。③检校场测量点的布设及测量为顺利进行检校和提高检校精度,需在检校