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激光LIDAR 航測技術(shù)應用在河道測繪

發(fā)布日期:2019-07-03 00:00 瀏覽量:10610


機載激光LIDAR數(shù)據(jù)被廣泛應用于地形測繪、農(nóng)林業(yè)、電力行業(yè)、公路勘察設計、海岸工程、數(shù)字城市等各個領域。今日我們就說說激光LIDAR 航測技術(shù)在河道測繪方面的發(fā)揮的功效。

 

一、數(shù)據(jù)獲取

數(shù)據(jù)獲取技術(shù)其中關鍵技術(shù)有包括航線設計、點云檢校、差分解算、質(zhì)量檢查等工作。

(1)激光LIDAR 設備

為了滿足測區(qū)的采集要求和工期進度,綜合考慮飛機布局、航速、航高、設備安裝及安全性能,并結(jié)合國內(nèi)航飛資源情況,選擇機型搭載激光LIDAR 航攝儀。

 

(2)航線敷設

按照測區(qū)范圍的不規(guī)則窄長形帶狀區(qū)域,采用沿河流方向的方式制作航線敷設計劃,盡量減少冗余飛行范圍。

 

(3)航攝數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查

數(shù)據(jù)獲取結(jié)束后,從數(shù)據(jù)文件、POS數(shù)據(jù)質(zhì)量、基站數(shù)據(jù)質(zhì)量、點云數(shù)據(jù)質(zhì)量、影像數(shù)據(jù)質(zhì)量5個方面進行檢查。其中,點云數(shù)據(jù)質(zhì)量的檢查項包括航帶重疊、點云覆蓋度、同架次不同航帶拼接限差、不同架次不同航帶拼接誤差、點云數(shù)據(jù)密度、點云精度。

 

二、數(shù)據(jù)處理

基于LiDAR數(shù)據(jù)制作DEM主要流程包括:航攝數(shù)據(jù)收集和檢查、數(shù)據(jù)分塊、航帶重疊區(qū)處理、坐標轉(zhuǎn)換、DEM制作。

 

(1)點云濾波

利用機載LiDAR數(shù)據(jù)處理軟件,采用算法對激光點云數(shù)據(jù)進行過濾,將植被、建筑物、電力設施等地物數(shù)據(jù)分類成非地面點數(shù)據(jù),將地表數(shù)據(jù)分類為地面點,從而實現(xiàn)點云的自動濾波。

 

2)坐標轉(zhuǎn)換

機載LiDAR獲取的數(shù)據(jù)為WGS-84坐標,成果坐標系統(tǒng)為北京地方坐標系,需要進行坐標轉(zhuǎn)換?;谧鴺宿D(zhuǎn)換模型和似大地水準面精化成果,將接邊后的點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到北京地方坐標系。

 

(3)DEM制作

利用編輯后的地面層數(shù)據(jù)和特征線數(shù)據(jù),構(gòu)建不規(guī)則三角網(wǎng)。將TIN按規(guī)定的格網(wǎng)尺寸進行內(nèi)插,形成規(guī)則格網(wǎng)的DEM。

 

(4)DEM質(zhì)量檢查

DEM的檢查內(nèi)容包括:空間參考系、位置精度、邏輯一致性、時間精度、柵格質(zhì)量等。其中,精度統(tǒng)計采用外業(yè)RTK實測地面點與DEM內(nèi)插點高程比較,統(tǒng)計DEM高程中誤差

 

河道測繪中的難點

傳統(tǒng)DLG制作,所有要素的采集均是采用立體采集結(jié)合外業(yè)調(diào)繪的方式,然而,水利規(guī)劃設計對高程要素格外重視。精度方面,高程點精度需達到激光LIDAR 數(shù)據(jù)的精度,密度方面,全部坡坎應首尾控制、每隔3-5cm有一高程注記點,河道坡腳按照圖上距離3cm標注高程,灌渠內(nèi)按3-5cm中提取高程。同時,等高線信息需與機載激光LIDAR 所生成的DEM保持一致。針對高程要素方面的需求,設計了基于LiDAR數(shù)據(jù)的等高線生成和高程點提取方法。

 

基于LiDAR的等高線生成方法,其關鍵步驟為:

(1)從分類后點云的地面點層中,顧及點間距和地形特征,提取地形特征

(2)由地形特征點提取等高線;

(3)光滑提取的等高線;

(4)人工對特殊等高線進行編輯完善。

 

基于LiDAR的高程點提取,根據(jù)需求將其劃分為兩類,第一類是沿線等間距高程點提取,第二類是零散高程點提取。

其中,第一類的方法是:

(1)沿目標地物畫折線;

(2)簡化折線,去掉冗余的折點;

(3)等間距加密折線;

(4)提取折點平面位置;

(5)利用最近鄰算法,從點云地面層中提取高程點。

第二類零散高程的提?。?/span>

(1)人工確定帶提取的高程點平面位置;

(2)利用最近鄰算法,從點云地面層中依據(jù)最近鄰算法提取高程點。

三、項目成果應用

在獲取機載激光LIDAR 的過程中,同時獲取了影像數(shù)據(jù)。最終,本項目獲得三種基礎測繪產(chǎn)品,即數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像和數(shù)字線劃圖,在此基礎上,突破傳統(tǒng)二維地圖的限制,收集、整合、挖掘永定河及其周邊的三維信息,基于三維軟件平臺,采用地理信息系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)三維場景搭建,對河道整體概貌實現(xiàn)立體化展現(xiàn),共同為水利規(guī)劃、河道建設與運營提供可持續(xù)發(fā)展的信息化服務。

 

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