机载LiDAR数据获取技术规范
LiDAR技术使用注意事项分享
LiDAR技术使用注意事项分享一、概述LiDAR（激光雷达）技术是一种通过激光束扫描物体以获取距离和形状信息的测量技术。
它在地质勘探、环境监测、城市规划、自动驾驶等领域应用广泛。
然而，在使用LiDAR技术时，我们需要注意一些事项，以确保数据的准确性和安全性。
二、环境因素使用LiDAR技术时，环境因素对数据采集有重要影响。
首先，大气中的雾、霾、雨等天气条件会干扰激光信号传播，从而降低测量精度。
因此，在采集数据前，需要密切关注天气情况，并选择适宜的气候条件。
其次，激光束在穿越植被时也会受到散射和吸收的影响。
因此，在进行植被分类、地形表征等应用时，需要对植被类型进行详细分析，并对激光参数进行调整，以获得更准确的数据。
三、数据处理在LiDAR数据的处理过程中，需要注意以下几个方面。
首先，数据采集前需要对仪器进行校准，确保其输出的数据准确可靠。
其次，数据处理中需要进行点云去噪和过滤，以去除噪声和无用信息，提取出有效的地物点云。
此外，对于大规模数据集，还需要进行数据压缩和存储，以提高数据处理和传输效率。
四、数据分析与应用LiDAR技术提供了丰富的地理信息，但在数据分析与应用过程中也需要一些注意事项。
首先，对于点云数据的分类与分割，需要采用适当的算法和方法，并结合领域知识进行验证，以有效区分不同地物类型。
其次，对于三维模型生成和表面重建，需要选择适当的算法和参数，以保证准确性和可重复性。
此外，在应用LiDAR数据进行城市规划、交通管理等领域时，还需要考虑数据的空间和时间分辨率，以满足应用需求。
五、隐私和安全LiDAR技术在自动驾驶、室内定位等领域的应用越来越广泛，但同时也带来了一些隐私和安全问题。
在使用LiDAR技术采集数据时，应特别关注个人信息的保护，避免未经授权的信息收集和传播。
此外，在激光扫描过程中，需要注意激光束对人眼的潜在危害，采取相应的防护措施，以确保操作人员的安全。
六、未来展望随着技术的不断发展，LiDAR技术将在更多领域展现出其应用潜力。
机载LiDAR在山区1∶500地形图测绘中的应用
智慧地球NO.12 202339智能城市 INTELLIGENT CITY 机载LiDAR在山区1∶500地形图测绘中的应用汪家意 王君 田泽海（广州市城市规划勘测设计研究院，广东 广州 510060）摘要：山区1∶500地形图测绘难度较大，植被遮挡严重，倾斜摄影技术无法获取植被覆盖层下的真实高程数据。
文章选定一块区域作为试验区，结合机载激光雷达与倾斜摄影技术，利用机载激光雷达（LiDAR）获取地面点云数据生成山区等高线并采集高程点数据，再利用倾斜摄影的三维模型成果基于eps平台内业采集其他地形要素并最终成图。
结果表明，山区地面点云成果高程中误差为12 cm，山区地形图的高程中误差为14 cm，满足要求。
关键词：机载激光雷达；倾斜摄影；1∶500地形图测绘中图分类号：P217文献标识码：A文章编号：2096-1936（2023）12-0039-03DOI：10.19301/ki.zncs.2023.12.0111∶500地形图测绘是国土空间规划的重要基础数据，精度要求高，测图时需要获取地面精准的高程信息。
以往采用全野外数字化地形图测绘，先进行图根控制测量，再利用全站仪在图根控制点上摆站，施测所有可见的要素，内业计算出碎步点并打印白纸图到外业实地连线并进行属性调查，最后根据成图要求基于成图平台进行内业成图，外业工作量大、作业效率低、可达性不足。
倾斜摄影数字化地形图测绘是近几年兴起的一种作业方法，在地面进行像控点测量，利用无人机搭载五镜头相机获取影像数据，再基于内业处理软件进行空三加密与优化、模型构建、纹理映射、模型修饰与优化等操作，相较于全野外数字化地形图测绘的方法，外业工作量大幅度减少，作业效率显著提升[1-2]，但成果精度易受天气、光线等因素影响，同时无法应用于采密集建筑、植被茂密等有遮挡的区域，因此难以应用于山区大比例尺地形图测绘。
倾斜摄影测量与全野外数字化地形图测绘都有各自的优缺点，当前主流的全野外数字化地形图测绘方法是将两种方法结合，在视野开阔的无遮挡区域，如施工地、路面、水系等区域使用倾斜摄影测量的方法作业，在植被遮挡严重和建筑密集区域使用全野外的方法作业。
机载三维激光雷达(LIDAR)扫描测量技术在长输管道测量中的应用
机载三维激光雷达(LIDAR)扫描测量技术在长输管道测量中的应用摘要：本文论述了机载三维激光雷达扫描测量技术在长输管道测量中的应用，并结合实际论述了该技术的方法和特点，该方法在管道测量中充分体现了其高精度、高密度、高效率、产品丰富等特点，为今后该技术在长输管道勘察设计中的应用提供了有力的技术支持。
关键词：机载激光雷达；激光点云；正射影响；数字高程模型1机载LIDAR技术简介机载三维激光雷达扫描测量(以下简称机载LIDAR- Light Detection and Ranger)技术是继GPS以来在测绘遥感领域的又一场技术革命。
LIDAR是一种集激光、全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)三种技术与一身的系统，用于获得数据并生成精确的DEM。
机载激光扫描可以获取更小的目标信息，如高压线，可以穿透植被等覆盖物获得地面点数据，而且可实时得到地表大范围内目标点的三维坐标，同时它也是目前唯一能测定森林覆盖地区地面高程的可行技术，可以快速、低成本、高精度地获取三维地形地貌、航空数码影像及其它方面的海量信息。
特别是对长输管网工程地处山区密林、植被茂密、无人进入的区域，传统的测量技术无法满足工期的要求，而且人员进入测区非常困难，因此，本项目的测绘工作，采用了机载三维激光雷达扫描测量。
2技术内容2.1获取数据的方法和原理机载激光雷达测量系统设备主要包括三大部件：机载激光扫描仪、航空数码相机、定向定位系统POS(包括全球定位系统GPS和惯性导航仪IMU)。
其中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；航空数码相机部件拍摄采集航空影像数据；定向定位系统POS部件测量设备在每一瞬间的空间位置与姿态，由GPS确定空间位置，由IMU测量仰俯角、侧滚角和航向角数据。
激光雷达工作原理图LIDAR系统包括一个单束窄带激光器和一个接收系统。
激光器产生并发射一束光脉冲，打在物体上并反射回来，最终被接收器所接收。
激光遥感 第4讲 LiDAR数据获取重要参数
第四讲机载LiDAR数据获取重要参数主要内容LiDAR数据获取重要参数——与LiDAR系统性能、数据质量相关的参数关系式或计算公式；——是进行激光遥感系统选择及航线设计的重要依据！⏹（1）瞬时视场角⏹（2）视场角⏹（3）脉冲频率⏹（4）扫描频率⏹（5）垂直分辨率⏹（6）最大飞行高度（最大量测距离）⏹（7）最小飞行高度⏹（8）激光脚点光斑的特性（9）扫描带宽（10）每条扫描带上的激光脚点数（11）激光脚点间距（12）必须航线数（13）实际量测面积（14）激光脚点密度（15）发射及接收激光束间隔内的飞行距离参数类型又称激光发散角，是指激光束发射时其发散的角度。
瞬时视场角的大小取决于激光的衍射（diffraction），是发射孔径D和激光波长λ的函数。
瞬时视场角（instantaneous field of view ，IFOV ）DIFOV λ44.2=由上式，可以计算得到IFOV =0.026 mrad 。
瞬时视场角的单位一般为毫弧（mrad ），Leica ALS50II 的瞬时视场角为0.22/0.15 毫弧。
nm1064=λcmD 10=算例：视场角（Field Of View，FOV）激光束的扫描角，指激光束通过扫描装置所能达到的最大角度范围。
早期LiDAR系统的扫描角一般较小，大约在30度，目前比较先进的LiDAR系统的扫描角都在60度-75度左右，基本能够达到航摄像机的视场角度范围。
脉冲频率单位时间内激光器所能够发射的激光束数量。
并不是脉冲频率越大越好，过于密集的激光脚点会带来大量的冗余数据，影响数据处理的效率和效果。
扫描频率扫描频率指线扫描方式，每秒钟所扫描的行数，即扫描镜每秒钟摆动的周期。
很明显，扫描频率越大，每秒钟的扫描线就越多扫描频率小扫描频率大脉冲通过的路径上所能够区分不同目标间的最小距离。
垂直分辨率若脉冲宽度为10ns ，则在一个脉冲宽度内，不同目标距离至少为1.5m ，其回波能量才可能经接收器检出，并区别开来。
基于机载LiDAR点云数据的建筑物提取方法研究
基于机载LiDAR点云数据的建筑物提取方法研究目录1. 内容概要 (2)1.1 研究背景 (2)1.2 研究目的 (3)1.3 研究意义 (4)1.4 国内外研究现状 (5)2. 数据预处理 (7)2.1 数据获取与格式转换 (8)2.2 数据清洗与降采样 (9)2.3 数据配准与融合 (12)3. 特征提取 (13)3.1 LiDAR点云数据分类 (14)3.2 建筑物几何信息提取 (15)3.3 建筑物表面纹理信息提取 (16)3.4 建筑物语义信息提取 (17)4. 建筑物提取方法 (19)4.1 基于区域生长的建筑物提取方法 (20)4.2 基于边缘检测的建筑物提取方法 (22)4.3 基于深度学习的建筑物提取方法 (23)5. 实验与分析 (24)5.1 实验数据集介绍 (25)5.2 实验结果对比分析 (26)5.3 结果可视化展示 (27)6. 结论与展望 (28)6.1 主要研究成果总结 (30)6.2 存在问题与不足之处 (30)6.3 进一步研究方向建议 (31)1. 内容概要本文针对基于机载LiDAR点云数据提取建筑物的研究问题，深入探讨了高效、准确的建筑物提取方法。
简要概述了建筑物特征及其在LiDAR数据中的体现，并分析了目前常用的建筑物提取方法的优缺点。
介绍了本文采用的基于多尺度融合特征的建筑物提取方法，包括数据预处理、特征提取、分割算法和后处理环节。
详细阐述了融合不同层级特征的策略、算法选择及其原理。
通过实际案例验证了所提方法的有效性，并对提取结果的精度和效率进行了评估，分析了方法的局限性以及未来展望。
1.1 研究背景随着城市化进程的加快和高精度测绘技术的发展，对于城市三维信息的获取与应用需求日益增加。
尤其在高密度城市区域，传统平面地图已不能满足现代城市规划、应急响应和环境保护等需求，转而需要三维精细化模型来全面反映建筑地貌的复杂细节。
机载激光雷达(LiDAR)技术由于其高分辨率、高密度的数据采集能力，成为了获取城市三维结构的关键手段之一。
测绘技术中的LIDAR数据处理流程详解
测绘技术中的LIDAR数据处理流程详解随着科技的不断发展，测绘技术在现代社会中扮演着重要的角色。
而其中一项关键技术就是LIDAR技术。
LIDAR（Light Detection and Ranging，光检测与测距）利用激光通过测量物体对光的反射和散射信息，可以高精度地获取地理信息数据。
本文将详细介绍LIDAR数据的处理流程，从数据采集到三维模型的构建。
一、数据采集首先是数据采集阶段，LIDAR数据的采集通常使用激光雷达设备进行。
在采集时，激光雷达会发射脉冲激光束，激光束照射到地面或物体上后会被反射回来。
通过测量激光束的往返时间，可以计算出物体的距离。
同时，激光束的探测角度也对数据的精度和分辨率有影响。
根据项目需求，可以采集点云数据、控制点、影像等不同类型的数据。
二、数据预处理数据采集完毕后，需要对原始数据进行预处理。
首先是点云数据的预处理，包括去除噪声和异常点、数据去密度、点云分类等。
去除噪声和异常点可以通过滤波算法实现，常见的滤波算法有高斯滤波、中值滤波等。
数据去密度是指根据地物的直射、反射特性对点云进行密度的调整，以满足地物特征提取的需求。
点云分类则是根据不同地物的特征进行分类，如建筑物、植被等。
接下来是控制点的预处理。
控制点是用于提高点云数据精度的一种重要参照物。
在预处理中，需要进行控制点的识别和定位，以及与点云数据的配准。
通过点云数据与控制点的配准，可以提高数据的精度和准确度。
三、数据配准数据预处理完成后，需要对不同类型的数据进行配准，以确保数据的一致性和准确性。
数据配准是将不同数据源的数据进行坐标、投影系统、大地测量椭球等方面的转换和匹配。
首先是点云数据的配准。
点云数据通常需要与控制点进行配准，以提高数据的精度。
配准过程中，需要进行刚体配准，即通过平移、旋转等操作使点云数据与控制点数据一致。
根据不同的配准算法，可以实现点云数据的精确配准。
其次是影像与点云数据的配准。
通过将点云数据与影像配准，可以实现地物的三维与二维的对应。
机载激光雷达数据获取技术规范
实用文档
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4. 总则
总则内容和范围的选择
• 通用的原则性的内容没有列于，例如坐标基准。
实用文档
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4. 总则
点云密度
点云密度按不大于1/2数字高程模型成果格网间距计算的理论依shannon 采样定理，即当采样间隔能使在函数g（x）中存在的最高频率中每周期 取有两个样本时，则根据采样数据可以完全恢复原函数g（x）。点云内 插数字高程模型，其实质为重采样，应符合香农采样定理。为使用方便， 表1中5m的数字高程模型格网间距按4m计算，2.5m的数字高程模型格 网间距按2m计算。
实用文档
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4. 总则
点云密度 以1米格网间距为基准：点云密度为4，表示每半米1个点。 假设平均穿透率为50%，则一个格网内有一个点。依次类 推，0.5米格网DEM则应在1米格网DEM对点云密度的基础上 乘4，点云密度为16；2米格网DEM，则应除以4，点云密度 为1；5米格网DEM，4除以16，为0.25。。。
论依据是shannon采样定理，即当采样间隔能使在函数 g（x）中存在的最高频率中每周期取有两个样本时，则 根据采样数据可以完全恢复原函数g（x）。点云内插数 字高程模型，其实质为重采样，应符合香农采样定理。 为使用方便，表1中5m的数字高程模型格网间距按4m计 算，2.5m的数字高程模型格网间距按2m计算。
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机载激光雷达数据获取技术规范 培训会
标准编写组
目录
一、一般说明 二、编制原则 三、重点说明 四、内容
一、编制过程一般说明
2009年3月提出标准制定计划、批准立项； 2009年5月成立标准编制课题组； 2010年3月完成讨论稿； 2010年7月完成征求意见稿，发函征求意见； 2010年9月汇总返回意见，修改征求意见稿； 2010年11月完成送审稿
机载激光雷达参数
机载激光雷达参数
机载激光雷达（Airborne LiDAR）是一种高精度三维数据采集设备，可以用于地形测量、地表覆盖分类、建筑物地物提取等多个领域。
下面将对机载激光雷达的主要参数进行详细介绍。
1. 激光发射参数
（1）激光波长：机载激光雷达一般采用近红外波段，波长在800-1064nm之间。
（2）激光脉冲频率：指激光束发出的脉冲数，一般在1-50kHz之间。
2. 接收器参数
（1）接收器视场角：指接收器能够接受的激光束角度范围，通常在30-60度之间。
（2）接收器灵敏度：指接收器的信号增益，一般以电子伏特（V）表示。
（3）接收器噪声：指接收器在没有信号时的最小输出值，正常情况下要小于1个光子。
3. 扫描参数
（1）扫描方式：机载激光雷达主要有两种扫描方式，一种是机械扫描，另一种是固态扫描。
机械扫描一般采用旋转镜头的方式改变激光束的方向，而固态扫描利用微镜片或者转换器件快速切换激光束方向。
（2）扫描速度：机载激光雷达的扫描速度通常在10-50Hz之间。
4. 定位参数
（1）定位系统类型：机载激光雷达的定位系统通常采用GPS、IMU等。
（2）定位精度：指机载激光雷达采集的数据对应的位置精度，通常在10cm以内。
5. 数据处理参数
（1）数据格式：机载激光雷达数据格式通常为LAS或ASCII格式。
（2）能量密度：指激光雷达扫描的数据点密度，一般在1-30点/m2之间。
（3）分辨率：指数据采集的最小细节尺寸，一般在10-50cm之间。
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表1中数字高程模型成果高程中误差取自CH/T 9008.2-2010《基础地理信
1:100000数字高程模型》规定的一级精度。点云数据高程中误差按数
字高程模型成果高程中误差的0.7倍计算后近似取为0.5的整倍数。0.7 倍的依据按以下推得：设数字高程模型成果高程中误差为M，其误差源
自点云数据高程中误差M1和内插中误差M2，由误差传播公式得
确。
四、内容1、范围来自2、规范性引用文件3、术语和定义 4、总则 5、技术准备 6、飞行计划
7、飞行实施
8、数据预处理 9、数据质量检查 10、成果整理与上交
1、范围 2、规范性引用文件
3. 术语
术语的数量和选择
• 一些通用的术语，例如POS、GPS、IMU等没有列于
• 具体定义有可能与其他地方有差异
网间距按2m计算。
4. 总则
点云密度
以1米格网间距为基准：点云密度为4，表示每半米1个点。 假设平均穿透率为50%，则一个格网内有一个点。依次类
推，0.5米格网DEM则应在1米格网DEM对点云密度的基础上
乘4，点云密度为16；2米格网DEM，则应除以4，点云密度
0.005°，根据生产单位反馈的意见，当侧滚
角和俯仰角不大于0.008°时，就能得到比较
理想的结果，综合考虑后，改为现在的指标。
三、重点说明
系统综合检
系统综合检校主要是确定POS系统与激光 扫描仪、数码相机之间的位置和角度 关系。
三、重点说明
机载激光雷达检校场及检校飞行方案
检校场，是对机载激光雷达设备的整体进行检校，其中包
样化、专业化、差异性大，且多数高于基础测绘生
产的精度要求，故本规范以基础测绘为标准适用对
象，其他性质的测绘工程可以参照本规范，根据工
程项目的具体情况，取更高的精度要求。
三、重点说明
规范性引用文件
本规范所引用的文件，相关部分构成了本规范的一 部分。GB/T XXXX《数字航空摄影规范 第1部 分：框幅式数字航空摄影》和GB/T XXXX《惯 导与全球定位系统（IMU/GPS）辅助航空摄影技
中 华 人 民 共 和 国 行业 标 准
CH/T XXXXX—XXXX
机载激光雷达数据获取技术规范 培训会
标准编写组 2012.06.29
目录
一、一般说明 二、编制原则 三、重点说明 四、内容
一、编制过程一般说明
2009年3月提出标准制定计划、批准立项；
2009年5月成立标准编制课题组； 2010年3月完成讨论稿； 2010年7月完成征求意见稿，发函征求意见； 2010年9月汇总返回意见，修改征求意见稿；
为使用方便，表1中5m的数字高程模型格网间距按4m
计算，2.5m的数字高程模型格网间距按2m计算。
三、重点说明
点云精度要求
息数字成果 1:500 1:1000 1:2000 数字高程模型》和CH/T 9009.22010《基础地理信息数字成果1:5000 1:10000 1:25000 1:50000
括激光扫描仪、POS系统、数码相机及其附属装备。 因为不同的机载激光雷达设备内部结构差异较大，各厂家 所设计或推荐的检校飞行方案、地面控制点布设方案也 会有所不同，本规范给出原则性意见即可，不必提出太 详细的具体要求，故检校飞行方案为推荐方案，可根据 实际情况和不同的机载激光雷达设备在设计书中具体明
M= M 12 得到M=
M 22
，考虑到M2一般较小，最大也不会超过M1，则取M2=M1，
2 M≈0.7M。 2
2 M1，则M1=
三、重点说明
对机载数字影像的要求
机载激光雷达系统可以通过数字航摄仪或非量测型数码
相机获取数字影像。GB/T XXXX《数字航空摄影规范
第1部分：框幅式数字航空摄影》规定了数字航摄仪
机载激光雷达、机载LiDAR、机载激光扫描
4. 总则
总则内容和范围的选择
• 通用的原则性的内容没有列于，例如坐标基准。
4. 总则
点云密度
点云密度按不大于1/2数字高程模型成果格网间距计算的理论依shannon 采样定理，即当采样间隔能使在函数g（x）中存在的最高频率中每周期 取有两个样本时，则根据采样数据可以完全恢复原函数g（x）。点云内 插数字高程模型，其实质为重采样，应符合香农采样定理。为使用方便， 表1中5m的数字高程模型格网间距按4m计算，2.5m的数字高程模型格
术规范》已形成送审稿，GB/T XXXX 《惯性测
量单元（IMU）检定规程》已完成征求意见稿。
三、重点说明
点云密度要求
点云密度按不大于1/2数字高程模型成果格网间距计算的理
论依据是shannon采样定理，即当采样间隔能使在函数 g（x）中存在的最高频率中每周期取有两个样本时，则 根据采样数据可以完全恢复原函数g（x）。点云内插数 字高程模型，其实质为重采样，应符合香农采样定理。
数字影像的飞行质量和影像质量的技术要求。CH/Z 3005《低空数字航空摄影规范》规定了非量测型数码 相机数字影像的飞行质量和影像质量的技术要求。本 规范不再重复规定，直接引用这两个标准。
三、重点说明
POS系统
规定IMU测角精度要求：侧滚角和俯仰角一般不 大于0.007°；航偏角不大于0.02°。在征求 意见稿中规定，侧滚角和俯仰角一般不大于
2010年11月完成送审稿
2011年2月25日完成审查
一、编制过程一般说明
本标准起草单位：陕西测绘地理信息局、长安大学、武汉 大学、北京东方道迩信息技术有限责任公司、南京市测绘 勘察研究院有限公司、中国公路工程咨询集团有限公司。 征求意见的单位很多，包括部分省测绘地理信息局、省国 土厅、中交/中铁/中咨测绘部门、海军测绘研究所、以及 多个装备机载LiDAR设备并具有大量实际使用经验的公司。
收到《征求意见稿》后，回函的单位数：11个 收到《征求意见稿》后，回函并有建议或意见的单位数：10个 共74条意见，未采纳16条，采纳43条，部分采纳15条。
二、编制原则
科学性与系统性 先进性与继承性 通用性与基础性 实用性与灵活性
三、重点说明
范围
本规范适用于基础测绘生产作业或基础地理信息成果 数字高程模型数据的生产作业。由于机载激光雷达 测量技术应用在各类工程测量中的精度要求较为多