机载激光雷达优秀PPT.ppt

机载激光雷达你现在浏览的是第一页，共27页四、机载激光雷达 激光测距原理激光测距原理激光雷达最基本的工作原理与无线电雷达没有区别，即激光雷达最基本的工作原理与无线电雷达没有区别，即由雷达发射系统发送一个信号，经目标反射后被接收系统收由雷达发射系统发送一个信号，经目标反射后被接收系统收集，通过测量反射光的运行时间而确定目标的距离。集，通过测量反射光的运行时间而确定目标的距离。激光器到反射物体的激光器到反射物体的距离距离(d)=光速光速(c)时间时间(t)/2激光束发射的频率能从每秒几个脉冲到每秒几万个脉冲，激光束发射的频率能从每秒几个脉冲到每秒几万个脉冲，接收器将会在一分钟内记录六十万个点。结合接收器将会在一分钟内记录六十万个点。结合GPS得到的得到的激光器激光器位置坐标信息位置坐标信息，INS得到的得到的激光方向信息激光方向信息，可以准，可以准确地计算出每一个激光点的大地坐标确地计算出每一个激光点的大地坐标X、Y、Z，大量的激，大量的激光点聚集成激光点云，组成点云图像。光点聚集成激光点云，组成点云图像。你现在浏览的是第二页，共27页四、机载激光雷达 激光雷达工作原理图 你现在浏览的是第三页，共27页四、机载激光雷达 机载激光雷达设备机载激光雷达设备 机载激光雷达测量系统设备主要包括三大部件：机载激光雷达测量系统设备主要包括三大部件：机载机载激光扫描仪、航空数码相机、定向定位系统激光扫描仪、航空数码相机、定向定位系统POSPOS（包括全（包括全球定位系统球定位系统GPSGPS和惯性导航仪和惯性导航仪IMUIMU）。）。你现在浏览的是第四页，共27页四、机载激光雷达 POS系统：POS系统部件测量设备在每一瞬间的空间位置与姿态，其中系统部件测量设备在每一瞬间的空间位置与姿态，其中GPS确定空间位置，确定空间位置，IMU惯导测量仰俯角、侧滚角和航向角数据。惯导测量仰俯角、侧滚角和航向角数据。机载LiDAR采用动态载波相位差分GPS系统，利用安装了电机上与LiDAR相连接的和设在一个或多个基准站的至少两台GPS信号接收机同步而连续地观测GPS卫星信号、同时记录瞬间激光和数码相机开启脉冲的时间标记，再进行载波相位测量差分定位技术的离线数据后处理，获取LiDAR的三维坐标。惯导的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对实践进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。你现在浏览的是第五页，共27页四、机载激光雷达 激光扫描仪：机载激光扫描仪部件采集三维激光点云数据，测机载激光扫描仪部件采集三维激光点云数据，测量地形同时记录回波强度及波形量地形同时记录回波强度及波形激光扫描仪激光扫描仪，是是LiDARLiDAR的核心，一般由激光发射器、接收器、时间间隔测量装的核心，一般由激光发射器、接收器、时间间隔测量装置、传动装置、计算机和软件组成。置、传动装置、计算机和软件组成。线激光器发出的光平面扫描物体表面，面阵CCD采集被测物面上激光扫描线的漫反射图像，在计算机中对激光扫描线图像进行处理，依据空间物点与CCD面阵像素的对应关系计算物体的景深信息，得到物体表面的三维坐标数据，快速建立原型样件的三维模型。你现在浏览的是第六页，共27页四、机载激光雷达 数码相机：航空数码相机部件拍摄采集航空影像数据。航空数码相机部件拍摄采集航空影像数据。利用高分辨率的数码相机获取地面的地物地貌真彩或红外数字影像信息，经过纠正、镶嵌可形成彩色正射数字影像，可对目标进行分类识别，或作为纹理数据源。你现在浏览的是第七页，共27页你现在浏览的是第八页，共27页你现在浏览的是第九页，共27页机载机载LIDAR的的特点特点一种直接测量系统（主动式）；能够穿透植被的叶冠；基本不需要地面控制点，基本不需要进入测量现场；24小时全天候工作；数据的绝对精度在0.30米以内；提供密集的点阵数据(点间距可以小于1米)；可同时测量地面和非地面层；具有迅速获取数据的能力。四、机载激光雷达 你现在浏览的是第十页，共27页四、机载激光雷达 LiDAR数据采集及处理流程你现在浏览的是第十一页，共27页LiDAR的应用的应用数字高程模型数字高程模型(DEM)的应用的应用农林业方面应用农林业方面应用电力行业应用电力行业应用公路勘察设计应用公路勘察设计应用海岸工程方面应用海岸工程方面应用灾害监测与环境监测应用灾害监测与环境监测应用数字城市应用数字城市应用你现在浏览的是第十二页，共27页LiDAR在数字高程模型(DEM)的应用和传统测绘方法相比，和传统测绘方法相比，LiDAR具有的优势：具有的优势：1、能更快捷、经济地获取高密度、高精度的大面积的高程数据。、能更快捷、经济地获取高密度、高精度的大面积的高程数据。2、建筑物和植被阴影对周围物体测量不造成的影响、建筑物和植被阴影对周围物体测量不造成的影响3、在其他的测量仪器难以到达的区域具有独特的优势、在其他的测量仪器难以到达的区域具有独特的优势4、Lidar直接获取三维坐标，无需对直接获取三维坐标，无需对DEM数据进行正射校正。数据进行正射校正。你现在浏览的是第十三页，共27页LiDAR在农林业方面应用 激光雷达技术能够精确地获取树木和林冠下地形地貌和农作物信息，在农业、林业调查与规划利用中，我们可以利用激光雷达的数据，分析森林树木、农作物的覆盖率和面积，了解其疏密程度以及不同树龄树木的情况、推算其数量，以便于人们对森林和农业进行合理规划和利用。你现在浏览的是第十四页，共27页LiDAR在电力行业应用对于规划电网线路，通过机载激光雷达测量对于规划电网线路，通过机载激光雷达测量技术采集和处理的规划沿线数据，为电力线路优技术采集和处理的规划沿线数据，为电力线路优化，外业勘测，设计施工提供数据支持与指导。化，外业勘测，设计施工提供数据支持与指导。对于已建设电网线路，利用机载激光雷达测量技对于已建设电网线路，利用机载激光雷达测量技术采集和处理的电网沿线数据，可以恢复电线实际形术采集和处理的电网沿线数据，可以恢复电线实际形状，自动测量电线到地面的距离和相邻电线间距，计状，自动测量电线到地面的距离和相邻电线间距，计算垂曲度、跨度等，实现危险点预警，以便及时调整算垂曲度、跨度等，实现危险点预警，以便及时调整与维修线路。与维修线路。你现在浏览的是第十五页，共27页LiDAR在公路勘察设计应用传统的公路勘察设计方法主要基于传统的公路勘察设计方法主要基于航空摄影测量辅之于人工测量的方式，航空摄影测量辅之于人工测量的方式，但是航空摄影测量方法受天气、地形、但是航空摄影测量方法受天气、地形、植被的影响和精度限制，无法获取桥植被的影响和精度限制，无法获取桥隧设计所需的隧设计所需的1:500比例尺高精度数据比例尺高精度数据资料；而采用资料；而采用GPS、全站仪等人工地、全站仪等人工地面测量的方法，由于地势陡峭、植被面测量的方法，由于地势陡峭、植被遮挡等原因，往往难以施测且很难适遮挡等原因，往往难以施测且很难适应工程建设的需求。应工程建设的需求。针对困难复杂环境下三维地表数针对困难复杂环境下三维地表数据的高精度获取和处理环节，以低据的高精度获取和处理环节，以低空直升机作为载体的激光测量，改空直升机作为载体的激光测量，改变传统地形图生产的制作流程和方变传统地形图生产的制作流程和方法，实现法，实现1:500大比例尺数字线划地大比例尺数字线划地形图的快速生成。形图的快速生成。你现在浏览的是第十六页，共27页LiDAR在海岸工程方面的应用传统的摄影测量技术有时不能用于反差小或无明显特征的地区，如传统的摄影测量技术有时不能用于反差小或无明显特征的地区，如海岸及海岸地区。另外海岸地区的动态环境也需要经常更新基准测量海岸及海岸地区。另外海岸地区的动态环境也需要经常更新基准测量数据。机载数据。机载LIDAR是一种主动传感技术，能以低成本做高动态环境下常是一种主动传感技术，能以低成本做高动态环境下常规基础海岸线测量，且具有一定的水下探测能力，可测量近海水深规基础海岸线测量，且具有一定的水下探测能力，可测量近海水深70m内内水下地形，可用于海岸带、海边沙丘、海边提防和海岸森林的三维测量和水下地形，可用于海岸带、海边沙丘、海边提防和海岸森林的三维测量和动态监测。动态监测。你现在浏览的是第十七页，共27页LiDAR在灾害监测与环境监测方面的应用利用机载利用机载LIDAR产生的产生的DEM，水文学家可以预测洪水的范围，水文学家可以预测洪水的范围，制定灾难减轻方案以及补救措施。也广泛应用于自然灾害（如飓风、制定灾难减轻方案以及补救措施。也广泛应用于自然灾害（如飓风、地震、洪水滑坡等）的灾后评估和响应。地震、洪水滑坡等）的灾后评估和响应。由于激光雷达数据构成的三角网高程值可以用颜色表示不同高度的水由于激光雷达数据构成的三角网高程值可以用颜色表示不同高度的水位，对于水利测量、水灾评估都极有用处。位，对于水利测量、水灾评估都极有用处。城市淹没分析你现在浏览的是第十八页，共27页LiDAR在灾害监测与环境监测方面的应用泥石流监测地震断裂带监测你现在浏览的是第十九页，共27页LiDAR在数字城市方面的应用在数字化程度越来越高的今天，基于二维城市形象系统已经不在数字化程度越来越高的今天，基于二维城市形象系统已经不能满足形象时代的要求，将三维空间形象完整呈现已经成为发展的能满足形象时代的要求，将三维空间形象完整呈现已经成为发展的必然，也是必然，也是“数字地球数字地球”的要求。因此，对快速获取三维空间数据，的要求。因此，对快速获取三维空间数据，模拟和再现现实生活提出了更高的要求。模拟和再现现实生活提出了更高的要求。LIDAR系统在城市中更能体系统在城市中更能体现其不受航高、阴影遮挡等限制的优势，能够快速采集三维空间数据和影现其不受航高、阴影遮挡等限制的优势，能够快速采集三维空间数据和影像，房屋建模速度快，高程精度高，纹理映射自动化程度高，能够满足分像，房屋建模速度快，高程精度高，纹理映射自动化程度高，能够满足分析与测量的需求，广泛用于城市规划的大比例尺地形图获取。析与测量的需求，广泛用于城市规划的大比例尺地形图获取。你现在浏览的是第二十页，共27页城市整体规划你现在浏览的是第二十一页，共27页具有多次反射LIDAR数据预处理（消除大误差）消除树丛（利用多次反射）分类地面点删除地面点清除噪声和碎片得到建筑物点生成DEM生成DOM提取建筑物矢量轮廓三维数字建筑物模型航空影像利用机载利用机载LiDAR数据提取城市三维建筑物模型数据提取城市三维建筑物模型你现在浏览的是第二十二页，共27页矢量数据采集和3D建模GeorgeVosselman2005你现在浏览的是第二十三页，共27页你现在浏览的是第二十四页，共27页 三维建模你现在浏览的是第二十五页，共27页 三维建模你现在浏览的是第二十六页，共27页 三维建模你现在浏览的是第二十七页，共27页