LIDAR技术及应用实践

LIDAR技术-- LIDAR即LIght Detection And Ranging，也叫机载激光雷达，是一种安装在飞机上的机载激光探测和测距系统，通过量测地面物体的三维坐标，生成LIDAR数据影像。LIDAR数据经过相关软件数据处理后，可以生成高精度的数字地面模型DEM、等高线图及正射影像图。机载激光雷达技术的商业化应用，使航测制图如生成DEM、等高线和地物要素的自动提取更加便捷，其地面数据通过软件处理很容易合并到各种数字图中。
　　LIDAR系统通过扫描装置，沿航线采集地面点三维数据，通过特定方程解算处理成适当的影像值，生成LIDAR数据影像和地面高程模型DEM。系统可自动调节航带宽度，使其与航摄宽度精确匹配。在不同的实地条件下，平面精度可以达到0.15 至1米，高程精度可达到10厘米，间隔可达到2-12米。LIDAR系统是为综合航摄影像和空中数据定位而设计的，其独特性在于能快速为数字制图和GIS应用提供精确的地面模型数据。
　　LIDAR系统是一种活动装置，由于激光脉冲不易受阴影和太阳角度影响，从而大大提高了数据采集的质量。其高程数据精度不受航高限制，比常规摄影测量更具优越性。LIDAR系统应用多光束返回采集高程，数据密度可达到常规摄影测量的三倍，可提供理想的数字高程模型DEM，大大提高了正射影像纠正精度。LIDAR数据的地理信息经软件处理，可以直接与其它类型要素或影像数据合并，生产内容更为丰富的各类专题地图。
　　机载激光雷达系统与数字航摄仪、机载GPS及惯性导航系统(INS)相结合，使用大容量高速计算机，经过专用软件处理，可在空中完成地面高程模型DEM及数字正射影像图DOM的大规模生产，将大大提高航测成图的作业生产效率，减少生产环节，缩短生产周期，提高成图精度，提供更为丰富的地理信息。
　　LIDAR系统技术的应用：
LIDAR技术在国民经济建设中如农业、水利电力设计、公路铁路设计、国土资源调查、交通旅游与气象环境调查、城市规划等各大领域中可以得到广泛应用。
　　1. 林业项目，根据LIDAR数据，分析森林树木的覆盖率和覆盖面积，了解树木的疏密程度，年长树木的覆盖面积和年幼树木覆盖面积。便于人们在茂盛森林中适当砍伐树木，在林木稀疏或无植被区域进行树木种植。另外，通过LIDAR数据可以概算出森林占地面积和树木的平均高度，及木材量的多少，便于相关部门进行宏观调控。
　　2．电力输送项目，极大地方便电网布设与维护管理工程。在进行电力线路设计时，通过LIDAR数据可以了解整个线路设计区域内的地形和地物要素的情况。尤其是在树木密集处，可以估算出需要砍伐树木的面积和木材量。在进行电力线抢修和维护时，根据电力线路上的LIDAR数据点和相应的地面裸露点的高程可以测算出任意一处线路距离地面的高度，这样就可以便于抢修和维护。
　　3.交通管线设计项目，LIDAR技术为公路、铁路设计提供高精度的地面高程模型DEM，以方便线路设计和施工土方量的精确计算。同样在进行通讯网络、油管、气管线路设计时有着重要的应用价值。
　　4.水利项目，LIDAR技术对于河流监控与治理有着极其重要的意义。由于LIDAR数据构成的三角网高程值可以用某一颜色赋值渲染，这样水力部门可以按某一高程值预设一颜色值渲染，即可直观看出水位淹没的范围又可测算出水位到这一高程时水位淹没的区域面积以及其危害程度。因此，水力部门可以进行有效的水利工程设计，进行河流监控与治理和水灾防治与保险。
　　5. 数字城市项目，利用高精度的LIDAR数字地面模型DEM 与GIS系统有机的结合，可以建立和完善“数字城市”系统，对数据进行实时更新。