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激光雷達(dá)(LiDAR)點(diǎn)云數(shù)據(jù)有哪些應(yīng)用?

發(fā)布日期:2023-06-25 15:11 瀏覽量:7815

激光雷達(dá)(LiDAR)點(diǎn)云數(shù)據(jù),每一個(gè)點(diǎn)都包含了三維坐標(biāo)信息,也是我們常說(shuō)的X、Y、Z三個(gè)元素,有時(shí)還包含顏色信息、反射強(qiáng)度信息、回波次數(shù)信息等。

首先,讓我們了解一下它們是如何產(chǎn)生的。

其實(shí),這些點(diǎn)是機(jī)載激光雷達(dá)向地面發(fā)射激光信號(hào),然后收集地面反射的激光信號(hào)而來(lái)的。此后,內(nèi)業(yè)通過(guò)聯(lián)合解算、偏差校正,便可以計(jì)算出這些點(diǎn)的準(zhǔn)確空間信息??瓷先ヒ粋€(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)獲取,其實(shí)包含了較為復(fù)雜的設(shè)備結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)采集過(guò)程

其一,激光雷達(dá)(LiDAR)包括了激光測(cè)距系統(tǒng)、光學(xué)機(jī)械掃描單元、控制記錄單元、全球定位系統(tǒng)(Global Position System, GPS)、慣性測(cè)量系統(tǒng)(Inertial Measurement Unit,IMU)以及一套成像設(shè)備等。

其二,機(jī)載激光雷達(dá)(LiDAR)進(jìn)行采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)時(shí)除了天氣需要滿足飛行條件外,還需要獲得空域許可,提前設(shè)計(jì)航線,實(shí)地勘察。

1.可用于制作數(shù)字高程模型

通過(guò)對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化預(yù)處理,地面濾波,結(jié)合人工編輯對(duì)激光點(diǎn)云進(jìn)行進(jìn)一步的精分類,保留地面點(diǎn),剩余的地面點(diǎn)通過(guò)構(gòu)建不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)等模型進(jìn)行柵格化,可得到高精度的數(shù)字高程模型DEM)數(shù)據(jù),也可以轉(zhuǎn)換為等高線數(shù)據(jù)。


2.可用于三維建模

隨著激光雷達(dá)技術(shù)的逐步成熟,三維激光雷達(dá)技術(shù)制作的三維模型精度高,適用范圍廣,外業(yè)工作量少,省時(shí)省力。在建筑物的房屋輪廓提取、特征點(diǎn)檢測(cè)和三維重建工作上發(fā)揮了重要作用。且結(jié)合傾斜攝影技術(shù),地物提取更加便捷,數(shù)據(jù)可視化程度更高。


3.可用于農(nóng)林普查

機(jī)載激光點(diǎn)云可以用于普查林木的特征,例如樹(shù)木的平均高度,樹(shù)冠密度,生物量,林木儲(chǔ)量和植被覆蓋度。如果搭配高光譜成像儀,可以確定更多的信息,如植被分類、植被儲(chǔ)量、土壤變化等。其次,衍生數(shù)據(jù)可用于監(jiān)測(cè)森林生長(zhǎng),風(fēng)暴或火災(zāi)造成的損害等。

4.可用于土方計(jì)算

高精度激光點(diǎn)云,可用于構(gòu)建地形三維模型,為勘察設(shè)計(jì)提供斷面量測(cè)、坡度坡向量測(cè)、土方填挖量等信息,大大減少工程勘察設(shè)計(jì)中的外業(yè)工作量,縮短工作周期。

5.可用于監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害

通過(guò)地形三維模型的建立,可以大面積監(jiān)測(cè)地形的變化,可以根據(jù)地形的變化方向及地形的變化量,作出風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,為預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供依據(jù)。例如,對(duì)滑坡體地表的監(jiān)測(cè),特別是在陡坡下的道路、鐵軌,以及削坡建房等容易發(fā)生滑坡地區(qū),能夠?yàn)榛麦w成因和發(fā)育趨勢(shì)的推斷提供重要依據(jù)。

上述五個(gè)方面,只是點(diǎn)云數(shù)據(jù)應(yīng)用的其中一部分。

激光雷達(dá)具備著以下幾個(gè)特點(diǎn):1、全天候工作,主動(dòng)獲取數(shù)據(jù);2、隱蔽性好,抗有源干擾能力強(qiáng),且獲取數(shù)據(jù)范圍廣;3、激光穿透能力強(qiáng);4、外業(yè)工作量小;5、點(diǎn)云精度高,空間坐標(biāo)信息準(zhǔn)確。

所以,激光雷達(dá)(LiDAR)獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù),往往也適用資源勘探、城市規(guī)劃、農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)、水利工程、環(huán)境監(jiān)測(cè)、礦山測(cè)量、隧道測(cè)量、公路道路測(cè)量、電纜監(jiān)測(cè)、海洋深水測(cè)量等各個(gè)方面。

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