机载激光雷达航测技术
贵阳机载激光雷达测距原理
贵阳机载激光雷达测距原理
贵阳机载激光雷达测距原理
机载激光雷达测距是一种在空中采用激光进行测距的技术。
它具有距离测量范围大、精度高、速度快等特点，可以很好地满足飞行器对实时大场景的三维测绘要求。
其原理是使用激光发射机发射一束规定的光线束，然后利用检测器检测反射的光线束，通过测量反射前后光线束的时间差，从而获得测量目标的距离。
机载激光雷达的原理
机载激光雷达是利用激光束的发射和接收器获得目标的距离。
具体原理如下：
1、发射器发射激光束
发射器发射指定的激光束，激光束的发射方向可以根据需要控制，激光束发射后会进行传播，撞击到物体并反射回来。
2、检测器接收激光束
检测器安装在发射器的旁边，一般也叫接收器，它接收反射的激光束，激光束反射回来后经过检测器，检测器便可以捕捉到反射光束。
3、计算距离
根据发射和接收光束的时间差可以计算得到距离，利用光速的原理，可以得出发射和接收激光束之间的距离。
通过求出发射和接收的时间差，然后乘以光速可以得到距离。
机载激光雷达应用
机载激光雷达可以用于航空航天、地质勘探、地理测绘、工业控
制等领域，主要用于近距离测量、高精度三维测量、环境检测、智能导航、智能定位等。
机载激光雷达对飞行器的意义
机载激光雷达对飞行器提供了有效的空中测距手段，可以满足飞行器在空中实时测量大场景的三维测绘要求，它的测量距离范围大，精度高，实时快，在航空航天、地理测绘、工业控制等领域有广泛应用，可为飞行器更好的定位和导航提供参考依据。
数字表面模型机载激光雷达测量技术规程
数字表面模型机载激光雷达测量技术规程
数字表面模型（Digital Surface Model，DSM）机载激光雷达
测量技术规程是制定了机载激光雷达测量技术在数字表面模型制作过程中的规范和要求的文件。
该技术规程主要包括以下内容：
1. 技术要求：规定了机载激光雷达测量的基本要求，包括测量精度、密度、覆盖范围等。
2. 测量参数：明确了机载激光雷达测量需要记录的参数，如航线、频率、波长、扫描角度等。
3. 测量流程：指导了机载激光雷达测量的操作流程，包括前期准备、测量设置、数据采集、数据处理等环节。
4. 数据处理：规定了机载激光雷达测量数据的处理方法，包括数据质量控制、点云配准、过滤、分类等。
5. 数据输出：指导了机载激光雷达测量数据的输出要求和格式，如LAS、DEM等。
6. 质量控制：确定了机载激光雷达测量数据质量控制的方法和标准。
7. 安全要求：提供了机载激光雷达测量过程中的安全措施和要求。
数字表面模型机载激光雷达测量技术规程的制定旨在统一机载激光雷达测量过程中的标准和规范，保证测量结果的准确性和可靠性，以满足地理信息系统等领域对数字表面模型的需求。
机载激光雷达扫描技术在高速公路改扩建中的应用
机载激光雷达扫描技术在高速公路改扩建中的应用随着交通运输行业的快速发展，高速公路的改扩建工程也日益频繁。
而在这一过程中，如何快速、准确地获取地形数据和地质信息成为了施工前不可或缺的重要步骤。
传统的地形测量方法往往耗时耗力，而且数据精度较低。
而机载激光雷达扫描技术的出现，为高速公路改扩建工程带来了革命性的变革。
本文将从机载激光雷达扫描技术的原理与特点入手，分析其在高速公路改扩建中的应用，并探讨其未来发展方向。
一、机载激光雷达扫描技术的原理及特点机载激光雷达扫描技术是一种利用激光雷达设备搭载在飞机、直升机或者其他载具上，通过激光束扫描地面并记录返回的激光信号来获取地形地貌信息的高新技术。
相比传统的地形测量方法，机载激光雷达扫描技术具有以下几个显著的特点：1. 高精度：机载激光雷达扫描技术能够实现毫米级的地形数据采集，数据精度远高于传统的测量方法。
2. 高效率：激光雷达扫描的速度快，覆盖范围广，可以在较短的时间内获取大量的地形数据，提高了测量的效率。
3.全方位：机载激光雷达扫描可以在不同的天气条件下进行工作，并能够获取山区、河流、森林等地形复杂的地貌信息，具有全方位的测量能力。
1. 地质勘察：在高速公路改扩建前，需要对地质情况进行全面准确的勘察，以保证道路工程的安全性和可靠性。
传统的地质勘察工作需要投入大量的人力物力，而且由于地形复杂，工作效率低，数据精度也难以保证。
而机载激光雷达扫描技术可以快速、准确地获取地质信息，辅助工程师进行地质勘察和分析，为道路工程的规划和设计提供重要的数据支持。
2. 地形测量：高速公路改扩建前需要对施工区域的地形进行测量，以确定地形起伏、坡度、植被覆盖等信息，从而为道路设计和施工提供参考。
传统的地形测量方法需要投入大量人力物力，并且受天气、地形等因素的制约，测量效率低下。
而机载激光雷达扫描技术可以快速、准确地获取大范围地形数据，为道路设计提供精确的地形信息，降低了施工风险和成本。
研究公路勘察设计中的机载激光雷达测量技术
研究公路勘察设计中的机载激光雷达测量技术现代公路的范围越来越广泛，经常需要在复杂的地质环境中建设公路，这增加了公路勘查设计难度。
基于此，在公路勘查设计过程中，要加强对机载激光雷达技术的应用，从而提高公路勘查设计质量，从而提高公路的整体质量，为人们提供更加稳定、良好的交通环境。
标签：公路；勘察设计；机载激光雷达机载激光雷达（LIDAR）兴起于二十世纪九十年代，是一门新兴的遥感技术，其发展至今，已经约有30年历史。
近几年，我国相关学者对LIDAR技术进行了研究，并且加强了对相关设备的投入使用，从实际应用情况来看取得了不错的成绩，但是仍然存在一定问题，因此要加强对相应内容的研究与分析。
1、LIDAR技术特点LIDAR系统与机载GPS、惯性导航系统INS剂CCD合理结合，可以实现对空间的精准定位。
在具体测距过程中，采用激光方式，其与常规航空摄影测量相比，优点主要体现在以下几个方面：（1）在测量过程中，不会因为太阳角度和阴影温度对高程的精度造成不良影响，并且不会受航高限制。
（2）产品更加多样化，在具体作业中具有更多的选择性。
（3）通过测量可以获取更多的地面信息。
（4）外界作业量少，提高了工作效率。
机载LIDAR系统为综合航摄影响和空中数据定位而设计，因此在作业过程中，可以为工程应用和数字制图提供快速精准的地面模型数据和高分辨率数字的正摄影[1]。
一般来说，在作业过程中，应用LIDAR系统，获取数据的平均精准度可以能够达到0.5m，在高程方面的精准度能够达到0.3m，地面间采集点的间隔不超过1.5m。
2、LIDAR测量技术中的重点问题分析2.1 飞行设计飞行设计是激光雷达航测过程中的一项关键环节，做好该项设计是确保LIDAR技术在共公勘察设计中能够发挥出良好作用的基础，在整个作业过程中，要确保采集到的各项数据的准确性，保证数据成果精度能够达到要求标准。
飞行设计前应当本着经济、安全、高效等原则，将项目成果数据作为追求的主要目标，对地貌、地形等内容进行详细分析，结合LIDAR设备本身的特点，确定合理的飞行参数，从而确保能够获取高质量的数据。
2、机载LiDAR技术
250m
3.工作方式——主流设备（ IGI ）
德国IGI公司的Litemapper系列激光扫描仪有： Litemapper2400 Litemapper5600 Litemapper6800
Litemapper系列激光扫描仪主要技术参数
参 数
指 标
Litemapper2400 Litemapper5600 最大脉冲频率（kHz）
5.行业应用——灾害应急
地震带调查 地震带宽度及长度统计 滑坡、泥石流监测 应急救灾
谢谢!
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3.工作方式——主流设备（ Leica）
ALS50-II机载LiDAR系统 LS50 Scanner RCD105相机
3.工作方式——主流设备（ Leica）
LS系列激光扫描仪主要技术参数
指 标
参 数
ALS70 500 A LS60 200 A LS50-II 150
最大脉冲频率（kHz）
外业工作量大
外业工作量小
—— 仅布设少量地面基站，供后 期差分处理 ——进行国家/地方坐标转换，需 测量部分坐标转换控制点
外业工作
—— 布设大量地面控制点，无法 在地形复杂地区大量作业
3.工作方式
3.工作方式
激光、影像 联合作业方式
地面GPS 基站
3.工作方式——地面基站
基站要求
沿测区走向进行基站点布设，基站辐射半径为50公里； GPS采样频率为1~2Hz； 采样时间为飞行滑行前30分钟开始，飞行落地不动后30 分钟停止观测。
ALS70 ALS60 ALS50-II
3.工作方式——主流设备（ Leica）
机载激光雷达技术在风电场地形测绘中的应用
机载激光雷达技术在风电场地形测绘中的应用摘要:机载激光雷达技术能够快速直接、连续自动获取地面激光点云数据，凭借操作灵活、精度高、效率高和全天候等特点，在地势高差较大、植被茂密的山区地形测绘中具有不可比拟的优势。
本文结合风电场地形测绘工程案例，利用机载激光雷达技术在植被茂密的高山区进行地形图测绘，通过实践证明，利用机载激光雷达技术能极大地提高工作效率和测量精度，为推广机载激光雷达技术在同类型项目中的广泛应用提供了借鉴和参考。
关键词：无人机；激光雷达；地形测绘；风电场1引言近年来，随着中国工业化发展进程加快，对清洁能源的需求也越来越大。
风力发电作为一种环保的清洁能源备受关注，随之而来的是对大面积、大比例尺地形图的迫切需求。
虽然无人机航测技术可以快速获取测区影像资料，但在植被茂密的山区，其获取准确高程信息的能力仍然有限。
机载激光雷达技术作为一种主动式三维对地观测技术，能快速获取高精度激光点云数据，具有高穿透、高精度、且受地形条件限制少等特点，并能获取丰富地表信息，使得机载激光雷达技术在植被茂密的山区地形测绘中具有独特的优势[1-3,6]。
2机载激光雷达技术原理机载激光雷达测量系统是一种集激光测距、GPS和惯性导航系统（IMU）于一体的测量系统，通过发射激光脉冲照射到目标对象，通过测量激光脉冲的飞行时间和反射光的强度，获取被照射目标对象的空间位置信息，机载激光雷达技术原理如图1所示。
机载激光雷达技术具有操作灵活、精度高、效率高和全天候等特点，相对于传统航测技术具有明显的优势，利用机载激光雷达技术进行测量，不仅能快速获取测区激光点云数据，同时能构建测区三维模型[4-5]。
图1机载激光雷达技术原理图3机载激光雷达点云数据获取及处理流程机载激光雷达测量作业流程包括外业数据获取、内业数据处理，基本流程如图2所示。
外业工作开展前，需进行任务规划，确定飞行方案，包括确定飞行区域、飞行高度和激光雷达设备参数等；在飞行作业过程中应实时监控设备状态，保证获取点云数据的质量；作业完成后应进行数据质量检查。
机载激光雷达测绘技术在矿山测量中的应用
TECHNOLOGY AND INFORMATION科学与信息化2023年10月下 101机载激光雷达测绘技术在矿山测量中的应用李华雄广东省有色金属地质局九三五队 广东 惠州 516001摘 要 由于矿山环境的复杂性，为达到高效、安全生产的目标，矿山工作人员需重视测量工作。
但传统的人工测量技术在当下暴露了诸多问题，为提高测绘精度，相关人员需根据矿山现场情况，合理引入机载激光雷达测绘技术，构建全新的测绘技术路线，高质量完成测绘任务。
基于此，本文重点分析了矿山测量中机载激光雷达测绘技术的具体应用，对推广应用该技术具有借鉴意义。
关键词 矿山测量；机载激光雷达测绘技术；应用Application of Airborne Lidar Mapping Technology in Mine Surveying Li Hua-xiongNo.935 Branch of Nonferrous Metals Geological Bureau of Guangdong Province, Huizhou 516001, Guangdong Province, China Abstract Due to the complexity of the mine environment, in order to achieve the goal of highly efficient and safe production, the mine staff needs to pay attention to the measurement work. However, the traditional manual measurement technology has exposed many problems at present. In order to improve the accuracy of surveying and mapping, relevant personnel need to reasonably introduce airborne lidar mapping technology according to the situation of the mine site, build a new mapping technology route, and complete the surveying and mapping task with high quality. Based on this condition, this paper focuses on the specific application of airborne lidar mapping technology in mine surveying, which has reference significance for the popularization and application of this technology.Key words mine surveying; airborne lidar mapping technology; application引言近年来，因为矿山作业环境的多变性，传统的测量技术下需投入大量的人力资源，且需要耗费较长时间才能完成测绘任务，后续无论是整合还是分析测量数据，工作量都相对较大。
机载激光雷达测绘技术在矿山测量中的运用分析
机载激光雷达测绘技术在矿山测量中的运用分析摘要：机载激光雷达测绘技术是一种新型测绘技术，在进行激光雷达测绘时，首先，需要确定发射机与接收机之间的距离，并计算激光发射器的发射时间、脉冲频率。
其次，根据接收到的数据信息，采用不同的算法对地形进行分析与处理。
最后，根据获得的结果数据，绘制出矿山地形的立体模型图。
机载激光雷达测绘技术还能直接获取目标的三维点云数据，通过处理、分析点云数据，能够得到目标物体的表面特征、空间位置以及形状等信息。
关键词：机载激光雷达测绘技术；矿山测量；运用1机载激光雷达测绘技术的含义机载激光雷达测绘技术是一种利用激光雷达设备在飞行器上进行地面测绘和三维数据获取的技术。
该技术利用激光雷达设备发射激光束，通过测量激光束的反射时间和强度，可以获取地表及地物的高程、形状和位置等信息。
机载激光雷达测绘技术具有以下特点：（1）高精度。
激光雷达设备能够以高频率发射激光束，并测量激光束与地面或地物之间的距离，从而实现对地表和地物的高精度测量，通常能够达到亚米级别的精度。
（2）高效性。
机载激光雷达技术能够快速获取大范围的地理数据。
通过飞行器在空中快速移动，激光雷达能够对大面积的地区进行快速扫描，实现高效的数据采集。
（3）全天候性。
机载激光雷达技术不受天候条件的限制，可以在白天和夜晚、晴天和阴天等各种天气条件下进行测绘工作。
（4）多功能性。
机载激光雷达测绘技术可以应用于不同领域，如地理测绘、城市规划、环境监测、建筑物检测等。
可以获取地面地貌、建筑物、植被、水体等不同类型的地理数据。
（5）非接触性。
机载激光雷达技术不需要直接接触地面或地物，通过激光束的反射和回波信号，可以实现对地面和地物的非接触式测量。
2机载激光雷达测绘技术矿山测量中的运用2.1数据采集在实际的工作中，进行矿区地理情况的测量工作需要遵循以下步骤：（1）全面了解矿区地理情况。
首先需要对矿区内的地理情况进行全面了解，包括地形、地貌、地质等信息。
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机载激光雷达航测技术
机载三维激光雷达测量系统是一种主动航空遥感装置，是实现地面三维
坐标和影像数据同步、快速、高精确获取，并快速、智能化实现地物三维
实时、变化、真实形态特性再现的一种国际领先的测绘高新技术。该技术
基于激光测距、GPS定位、惯导测量、及航空摄影测量原理，可以快速、低
成本、高精度地获取三维地形地貌、航空数码影像等空间地理信息数据。
激光雷达工作原理图
1、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；POS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，IMU
2
惯导测量仰俯角、侧滚角和航向角数据。
机载激光雷达设备主要构成
天宝公司Harrier 68i是当今世界最强性能水平的全新一代机载三维
激光雷达系统之一，在系统稳定性、硬件性能指标、软件配套等方面领先
于其它同类产品。
Harrier 68i机载激光雷达测量系统
该设备具有以下特点：
➢ 能够接收无穷次回波的全波形数据
➢ 最大脉冲频率可高达40万赫兹
➢ 距离精度最高可为 ±2 cm
➢ 实现与GPS、INS、数码相机等设备无缝结合
3
➢ 符合激光安全标准，允许在任何高度进行安全操作
➢ IMU惯导仪的采样频率高达200Hz
➢ 集成高精度航空数码相机，像素为6000万
2、生产流程
机载激光雷达航测作业的生产环节，主要包括航飞权申请、航摄设计、
航摄数据采集、数据预处理、激光数据分类、数字高程模型（DEM）制作、
数字正射影像（DOM）制作、建筑物三维白模生产等环节。
机载激光雷达航测工作流程
1) 航摄准备。
该阶段除需进行项目所需资料的收集以及人员和设备的配备保障等各项
项目准备工作外，最主要的工作是按相关规定和流程申请获得项目测区的
4
航飞空域使用权，这是开展后续工作的前提条件。航飞权办理流程如下图
所示：
航飞权办理流程示意图
2）航空摄影。对测区范围进行航空摄影数据采集，获取激光点云、航空数
码影像、POS、地面GPS基站等各类激光雷达航测的原始数据。
3） 数据处理。在内业对航摄获取的原始数据进行POS解算等预处理、激
光点云分类等后处理工作。
4）数字产品生产。利用分类后的地面激光点云直接生成DEM成果，基于
三维激光点云和航空数码影像数据生成DOM、三维白模等数字成果产品。
3、对比传统航测技术的优势
机载激光雷达技术与传统航测技术相比，具有很大的技术优势与综合经
济优势。
1）成果的整体精度与精细程度更高
5
三维激光点云数据都是由激光直接测量得到，而传统航测本质上是
依据有限几个像控点基于航测理论进行的拟合测量；
三维激光雷达系统采集原始点的密度远远高于传统航测，平均每平
方米可达到一个、甚至十几个原始数据点，这是传统航测立体像对
模拟技术采集或工程测量人工采集所无法比拟的；
高程测量精度比其他测绘方法要高，特别在对传统测量手段存在较
大困难的树木植被覆盖地区，由于激光具有较强的穿透能力，能够
获取到更高精度的地形表面数据，航空摄影测量作业方法则是由作
业人员估计树高，方可获取到地形表面数据，因此其测量误差较大，
尤其是高程精度；
2）生产效率更高、工期相对较短
航飞高度较低，同时由于是主动发射激光脉冲进行测量，航飞时受
天气的影响比传统航测要小，适合飞行天气多；
机载LiDAR测量技术只需要少量的人工野外测量工作，内业智能化、
自动化生产水平较高；
综合利用二维航空影像数据与三维激光点云数据，在内业即可清晰
判别绝大部分地物，能大大减少传统航测的外业调绘工作量。
没有外业像控点测量、空三加密的传统航测生产环节，生产周期大
大缩短；
基于三维激光点云数据能快速直接获得DSM/DEM等成果。
3）成果质量更有保障
三维激光雷达系统在现场就可以直接快速确定原始成果的质量情况，
但是传统航测在现场无法直接确定原始成果的质量情况；三维激光雷达系
6
统是同时采集激光点云、数码影像等多源原始数据，这些数据之间彼此可
以互验，而传统航测只采集单影像类原始数据。
4）应用价值更加深远
基于真实环境的高精度建筑物三维模型、数字高程模型、高分辨率正
射影像等成果是三维数字城市的核心基础，三维激光雷达系统所生产的高
精度三维成果产品，可以为此提供强大的技术支撑,并将对基于三维数字城
市数据平台之上的各行业应如国土测绘、城市规划、工程建设、灾害应急
等带来深刻的变革与影响。