高精度測繪產(chǎn)品輸氣管線首選機載 Lidar 技術(shù)

發(fā)布日期：2019-04-18 15:47 瀏覽量：9410

Lidar技術(shù)在空間信息技術(shù)快速發(fā)展的趨勢下，成為航天、航空領(lǐng)域最具有代表性的測繪技術(shù)之一。Lidar技術(shù)是一種全新的數(shù)據(jù)獲取手段，是繼 GPS 空間定位系統(tǒng)之后又一項測繪技術(shù)的新突破。以飛行平臺為載體，通過發(fā)射激光對地面進行掃描，連續(xù)自動記錄目標(biāo)的形態(tài)、位置和反射強度等數(shù)據(jù)，獲取地面的三維信息以及目標(biāo)的狀態(tài)和特性等遙感數(shù)據(jù)，并深入加工得到所需空間的信息。

隨著機載Lidar技術(shù)受到越來越多人的重視，其各行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也非常之廣，如測繪、林業(yè)、水利、海洋、電力、數(shù)字城市等。今日我們就來說說在輸氣管線工程中機載Lidar的應(yīng)用。

航攝項目要求是1:2000的比例尺3D產(chǎn)品，由于對DEM的精度要求較高，常規(guī)的航空攝影測量很難滿足精度要求，達(dá)不到客戶的要求，最后使用機載Lidar技術(shù)生產(chǎn) DEM,采用了國際上最先進的Riegal機載激光雷達(dá)系統(tǒng)獲取影像數(shù)據(jù)及點云數(shù)據(jù)。

整個攝區(qū)所處的范圍呈帶狀分布，南北走向，北低南高，最低處海拔約 20 m，最高處約 900 m。線路所經(jīng)地區(qū)北部地形以平原微丘為主，南部以山地為主，植被發(fā)達(dá)。

1、獲取點云數(shù)據(jù)

航線設(shè)計以滿足影像獲取及點云密度為基準(zhǔn)。航攝飛行完成后，首先通過軟件對精密星歷及鐘差文件進行差分解算，得出航跡文件。在軟件中導(dǎo)入航跡文件，結(jié)合激光測距數(shù)據(jù)( SDF 數(shù)據(jù))對原始點云數(shù)據(jù)進行解碼處理。最后通過控制點構(gòu)成控制面對測區(qū)進行航帶校正等處理輸出點云( LAS) 以及影像數(shù)據(jù)。

2、點云精度檢測

精度檢測即 LAS 點云與地面檢校點之間的點云絕對精度的檢查。點云精度檢測以全野外方式獲取的地面點作為檢測點，分別在 A、B、C、D 區(qū)進行了精度檢測，檢測點位置多位于硬化路面。檢測時，以檢測點為中心，將搜索半徑范圍內(nèi)的點云數(shù)據(jù)擬合構(gòu)面，檢測點高程與該點在面上的投影位置高程進行比較，以獲得的差值進行精度統(tǒng)計。

經(jīng)過內(nèi)業(yè)點云成果檢查，平均點云密度為大于等于 1 個/m2。量取外業(yè)檢測高程點 563 個，高程中誤差為 0． 051 3 m，符合表 1 要求，滿足任務(wù)需要。

3、加密精度

根據(jù)測區(qū)帶狀分布的特點，要求在構(gòu)架航帶連接處必須布設(shè)像控點，且盡量公用，其余按照 2 條航帶 20 條基線布設(shè)。全區(qū)共布設(shè)像控點 467 個，全部為平高點。根據(jù)獲取的控制點成果，采用全數(shù)字攝影測量工作站 SSK 自動空三加密模塊通過光束法區(qū)域網(wǎng)平差得到加密點成果。結(jié)合慣導(dǎo)精度及外業(yè)布點情況，本測區(qū)分為 3 個加密分區(qū)。

加密分區(qū).png

( 1) 相對定向精度

采用全數(shù)字攝影測量工作站 SSK 自動空三加密模塊和人工選點相結(jié)合的方法進行模型連接。各加密分區(qū)連接點上下視差中誤差，各區(qū)精度均優(yōu)于 1． 7 μm 的精度要求。

(2) 絕對定向精度

絕對定向即把像控點通過光束法區(qū)域網(wǎng)進行平差。平差時選取適量的像控點作為檢查點，用以評價空三加密的精度。

成圖精度

本測區(qū)對 DLG 平面位置中誤差、高程注記點對附近野外高程控制點的高程中誤差、DEM 高程精度以及 DOM 平面精度進行了精度統(tǒng)計，均滿足規(guī)范要求］，其中 DEM 精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于要求指標(biāo)。

綜上所述，機載 Lidar 點云結(jié)合航空攝影測量生產(chǎn)“3D”產(chǎn)品，不僅工期短效率高，而且高程精度優(yōu)于常規(guī)航空攝影測量，尤其對于高植被覆蓋區(qū)，激光能穿透植被遮擋獲取地表點云，從而生成高精度的 DEM 產(chǎn)品。建議輸氣管線、鐵路、公路等要求高精度測繪產(chǎn)品的設(shè)計施工領(lǐng)域應(yīng)首先考慮利用機載 Lidar 技術(shù)，但點云密度決定 DEM 的精度，也影響飛行成本及后期工作量。因此，應(yīng)根據(jù)項目要求確定合理的生產(chǎn)工藝以減少資源浪費。