激光雷达与摄影测量的应用展望

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　　在测绘行业内，航空摄影测量技术经过了几十年的发展历程，已经形成了完整的系统的产业模式。近年来，新型的机载激光雷达（LiDAR）技术正受到越来越多的关注。本文针对激光雷达测量和传统的摄影测量从工作原理，技术特点，适用性等方面，做了一些优缺论述，并对两者今后的发展前景做出展望。
　　关键词：激光雷达测量；航空影像测量；技术特点；发展前景；高端技术合成
　　1．激光雷达工作原理及特点
　　1.1激光雷达的工作原理
　　激光雷达是用激光器作为辐射源的雷达，是综合应用了激光测距、IMU、GPS技术的快速测量系统。
　　由发射机、天线、接收机、跟踪架及信息处理机等部分组成。
　　根据S=c*t原理，通过接收机精确记录激光从发射到返回的时间差，计算得到距离，再结合激光器的高度,激光扫描角度，GPS数据和IMU数据,就可以准确地计算出每一个地面光斑的Ｘ,Ｙ,Ｚ座标。LiDAR系统通常还集成高分辨率数码相机，在进行激光扫描的同时，获取同一区域的高分辨率数码影像。
　　1.2激光雷达的技术特点
　　同其他技术手段相比，机载激光雷达技术的优越性主要有：激光雷达是“发射-接收一体化”的主动测量系统，不依赖太阳光照；激光能部分穿过植被并反射接收，可快速获得相对真实的地物测量数据；激光束几乎不受雾、云等气象条件的影响，几乎可以全天候作业；激光雷达测量基本不需要地面控制点，具有很强的时效性；测量数据精度高；激光点云数据密集；坐标与影像同步；自动化程度高；数据可利用率高；相对成本较低。
　　2.摄影测量原理及特点
　　2.1摄影测量原理
　　摄影测量就是利用摄影手段获取目标物的影像数据，研究影像的成像规律，对所获取影像进行量测、处理、判读，从中提取目标物的几何的或物理的信息，并用图形、图像和数字形式表达测绘成果的学科。它的主要研究内容有：获取目标物的影像，对影像进行处理，将所测得的成果用图形、图像或数字表示。
　　采用胶片作为存储介质的模拟式航空摄影测量，其处理数据是灰度影像，主要产品是DTM、DSM、DOM，还可以用于2D或3D重构，地物分类以及可视化(地图、3D景观、动画和仿真)。处理航片时，通常先用扫描仪将胶片影像数字化，再进行计算机处理。
　　当前航空摄影已进入数字时代，影像的采集方式多样化，测量系统处理的对象是数字影像，处理方式相对灵活，产品形式也因此大为丰富，许多功能更好的处理算法还在不断的发展和完善。
　　2.2 摄影测量的技术特点
　　 总的来说，摄影测量的主要特点有：被动式取光成像；精度高；地物影像可识别率高，直接参考性强。模拟式航摄仪：坚固耐用，适用温度阈值较宽，性能稳定，故障率低，维护费用较低，而且胶片存储影像具有很好的稳定性；数码航摄仪：综合了DGPS/IMU等先进技术，具有较好的正摄效果和平面精度，可以大大减少外业控制工作量；航摄过程实现了部分自动化管理，操作相对简单；航摄数据采用硬盘存储，简单方便；数据可利用率较高。摄影测量的缺点是受天气条件影响较大，摄影测量要求很好的光线通透性，不能有云、云影、雾气，还要考虑太阳高度角变化造成的地物阴影影响。
　　3.适用性分析
　　激光雷达技术和摄影测量技术，各有其独特优势，也各有缺陷。直观的对两者进行性能比较，实际上并不科学，严格讲二者的测量原理差异甚大，几乎没有可比性。测量工作中该用哪个，只能根据具体的任务需求合理权衡。
　　如果工程需要精确测量某区域的地形起伏，建筑高程，植被高矮等数据，而对地物影像要求较低，用激光雷达测量则能快速的高质量的完成作业；如果工程要求精确测量地物轮廓，相互间距，形色并俱，或者要生成实景漫游等数据，而且对地物高程精度有一定要求的，则当用摄影测量，但同时必须明确的是，要考虑摄影测量时效性稍差的影响因素。
　　4.发展前景展望
　　摄影测量在今后很长一段时间内仍将占据航测领域的主导地位，伴随着硬件集成技术和软件整合控制技术的飞速发展，先进的数码航摄仪必将推动地图生产模式的革新。长远来看，机载激光雷达技术具有更大的发展潜力，特别是数据处理算法以及软件和系统的开发方面，还有许多发展空间。未来的发展方向将是多种高端技术的强强联合，机载激光雷达测量系统、高端影像扫描系统以及GPS/INS系统的高效集成，将促使整个摄影测量领域飞速发展。
　　
　　

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