基于机载LIDAR数据的大比例尺测图及精度分析

周海田　易发成　王　哲　任　帅

（核废物与环境安全国防重点学科实验室，四川　绵阳　６２１０１０）

摘要：

机载LIDAR测图技术将测摄的高分辨率遥感影像和高精度激光三维信息，通过一系列LIDAR预处理手段，可快速制作出高精度DEM和DOM；再根据DOM成果和点云数据对地物进行判读，实现快速更新城市大比例尺地形图的目的。本文通过工程案例，分析了机载LIDAR在城市1:2000大比例尺地形图测绘中的应用，并对测图精度进行了检验，可为同类工程项目提供一定的借鉴价值。

关键词：

机载LIDAR；点云处理；精度验证；数字线划图１　机载ＬＩＤＡＲ技术优势

机载ＬＩＤＡＲ（ｌｉｇｈｔ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒａｎｇｉｎｇ，ＬＩＤＡＲ）系统是通过整合动态差分ＧＰＳ、高精度惯性导航系统（ＩＮＳ）、激光测距仪、数码相机等新型测绘技术于一体的测量系统［１］。本文主要采用整合无人机航测技术和三维激光扫描技术来快速测绘的城市大比例尺地形图，与传统摄影测量制作ＤＬＧ相比，具有操作简单、内业过程自动化程度高、人工干预少、制作周期短等特点，极大地提升了制作大比例尺地形图的效率，易于实现快速更新城市大比例尺地形图的目的。

２　机载ＬＩＤＡＲ测图系统的关键技术

2.1 飞行规划

本次航测激光扫描仪脉冲频率为７５０￣５５０　ｋＨＺ，扫描频率６０　ＨＺ，扫描角度１００°，航旁向重叠度分别设置为６０％和４０％。为避免飞行作业区域范围过大、航线过长以及测区高差变化过大，应合理划分测区面积和规划航线。本次航线共计８　条，总长４　ｋｍ；相对航高８００　ｍ。

2.2 LIDAR数据预处理

ＬＩＤＡＲ数据预处理的主要内容包括生成控制文件与导航文件、解算并校正点云数据。其中导航数据可利用ＰＯＳ姿态数据和地面基准站ＧＰＳ数据联合解算求得。在点云数据预处理的过程中，首先将ＰＯＳ姿态数据、基站ＧＰＳ数据和原始激光扫描数据进行联合解算，再根据测区内布设的控制点对三维点云进行校正，最后生成ｄａｔ＊．＊文件。再将处理后的数据按流程进行处理，即可获取满足质量要求的点云数据和ＲＧＢ影像。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

2.3 1:2000数字线划图（DLG）的制作

首先，根据ＬＩＤＡＲ数据点云密度大、精度高的优点，可直接利用已分离出的地面点云数据生成不规则三角网，并通过剖面图、三维ＤＥＭ渲染辅助判别，生成高精度ＤＥＭ。再根据ＤＥＭ成果、像片分辨率和ＩＭＵ／ＤＧＰＳ校正后的６个像片外方位元素，解析出所有航空影像的外方位元素；并通过影像镶嵌拼接、色彩调试、图幅裁剪等作业方法，得到ＤＯＭ。最后根据航测地形图规范和项目任务书的相关要求，将前面的ＤＯＭ成果导入激光制图软件（中海达ＨＤ－ＳＥＮＣＥ），利用软件联合测

图功能对ＤＯＭ和点云数据进行地物判读，再结合等高线、矢

量地物、外业调绘和补测信息，完成ＤＬＧ的制作。

2.4 质量检核

将随机抽取的地形图三维坐标数据与现场实测的全站仪检测数据进行精度对比，两者的平面点位中误差和高程中误差作为ＤＬＧ测图质量的检核依据。本次抽样检测的平面中误差，高程中误差

，ＤＬＧ测图质量满足

１：２０００航空摄影测量精度要求。

表1  抽样点与检测点的点位精度对比

结束语：

若只利用航空摄影测量技术虽然能快速获取并制作高分辨率数字正射影像，却很难克服其ＤＥＭ高程精度偏低的缺陷；而单独利用基于各种载体的三维激光扫描技术也同样会出现仅仅ＤＥＭ成果精度高，而难以避免因自身设备的扫描盲区而降低ＤＯＭ质量现象。本文研究表明机载ＬＩＤＡＲ测图系统通过整合航空摄影测量技术和三维激光扫描技术，利用两者的优势可以快速提供厘米级的城市大比例尺基础测绘成果，可为同类工程项目提供一定的借鉴价值。

参考文献

[1] 罗东山, 何军, 崔立水. 无人机空中激光扫描测绘系统的设计与实现[J]. 测绘与空间地理信息, 2015(10):175-177.

[2] 汤建凤. 基于Lidar数据的正射影像制作1∶2000地形图研究[J]. 铁道勘察, 2015(6):8-13.

[3] 卢维欣, 万幼川, 陈茂霖, 等. 顾及地形特征的LiDAR点云数据快速处理算法[J]. 地理空间信息, 2015(4):41-43.作者简介：周海田（1991—），女（汉族），河南南阳人，硕士研究生。

E-mail:173779068@qq.com

基金项目：国家自然科学基金项目（41402248）；非金属复合与功

能材料科技部重点实验室开放基金项目（11zxfk06）；核废物与环境安全国防重点学科实验室团队基金项目（13zxnk08）；西南科技大学研究生创新基金资助项目（15ycx051，15ycx052）。

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