1.1 综述
激光雷达测量技术（LiDAR）是当今测绘业界先进的遥感测量手段，是继GPS空间定位系统之后又一项测绘技术新突破。自20世纪60年代末世界第一部激光雷达诞生以来，激光 雷达技术作为一种重要的航空遥感技术，与成像光谱、成像雷达共同被誉为对地观测三大核
心技术。迄今为止，激光雷达的研究与应用均取得了相当大的进展，已成为航空遥感领域主
流之一，其应用已超出传统测量、遥感以及近景测量所覆盖的范围，成为一种独特的数据获 取方式。LIDAR技术具有高精度、高分辨率、高自动化且高效率的优势，集激光扫描、全球
定位系统和惯性导航系统技术于一身，同时配备高分辨率数码相机，可实现对目标的同步测
量，生成高密度激光点云数据，已成为世界各国进行大面积地表数据采集的重要主流与趋势。
与传统摄影测量技术相比，激光雷达技术生成三维信息更快、更准确，特别能穿透地表覆盖 的森林植被快速获取地形信息的能力，具有其他技术无可比拟的优势。采用激光雷达技术获
取地面及其覆盖物（植被、电力线等）的精确三维坐标，生成高精度地形信息，可作为土地利用、工程建设规划、城市管理、河海地形、水库大坝、山坡检测、防灾、矿业、农业、林业、公共管理等方面数字化、自动化等应用基础。
1.2 激光雷达技术基本原理
激光雷达是一种有效的主动遥感技术，通过发射激光脉冲及精准的量测回波所经过的
时间计算传感器与目标物之间的距离，再结合飞行器姿态信息、位置信息进行相关解算和坐
标转换可以得到高精度的三维数据。机载激光雷达系统主要由飞行平台、激光测距系统、全球定位系统（GPS）、惯性导航系统（INS）以及相关的控制存储单元组成。
激光测距系统是激光雷达的核心组成部分，通过发射、接收激光信号可以精确测量发射
器和目标物的距离。激光测距一般采用方式：脉冲测距和连续波的相位差测距。连续波激光
器市场上较为少见，因此现有的激光雷达系统多采用脉冲测距的方式。通过激光器发射一束
窄脉冲，与目标物接触后产生反射，并通过接收器接收回波信号。由于脉冲的速度已知（光速），接收器可以精确测量脉冲发射到接收到反射信号的时间，从而获得目标物与激光器的
距离，其测量精度常常可以达到毫米级。
随着激光雷达技术的发展，激光雷达的飞行平台可以根据需要和实际作业条件进行多种
选择，目前常见的搭载平台有小型飞机、固定翼飞机、直升飞机、无人机、动力三角翼、无人
飞艇等。
激光雷达系统工作原
1.3 激光雷达优势
直接获取目标三维信息：利用POS和激光信息直接获取具有真实地理坐标的目标三维信息
自动化程度高：对目标区域进行全自动数据获取
受天气影响小：主动遥感，通过主动发射激光脉冲进行数据采集
精度高：测距精度最高可以达到毫米级别
穿透能力强：可以穿透植被获取高精度地形信息
快速进行数据获取：每秒最多可发射数千万个点，快速进行大面积数据获取
激光雷达技术可以穿透茂密的森林而获取厘米级的地面高程信息
直接获取目标三维信息
二激光雷达数据采集
2.1 技术路线
激光雷达数据测量作业的生产环节，主要包括航摄设计、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。其详细作业流程如下图所示。
航摄设计摄区踏勘航飞权申请航摄准备
航空摄影
设备安装、测试GPS建立、测量检校场布设、测量
航摄飞行
数码航片IMU数据机载GPS数据GPS数据激光数据
数据处理
DGPS 理
GPS/IMU联合解算
航迹数据
像片外方位元素
带坐标的激光数据
激光数据分类
分类后的激光数据
数字产品DLG DOM DEM、DSM
激光雷达航测作业流程图
处
2.2 航飞设计
地面
在飞行区域内，架设GPS固定基准站，用地面GPS固定基准站采集的数据与POS系统内部的双频GPS接收机采集的数据进行差分测量，经数据处理获得连续的、更精确的传感器位置。
根据差分GPS技术要求，GPS与机载GPS距离不能大于30km。根据这一要求，设计在航测区域内均匀布设2个即可满足要求。
地面技术设计
站点原则架设在GPS C 级以上控制点。间隔平均30km。
双频GPS 设备，续航能力8 小时以上。采用天宝5700 高性能双频设备
GPS设备，提高地面设备采集精度。
GPS接收机数据采样间隔0.5秒；
最小卫星数4颗；
观测要求
卫星截止高度角 5 度；
量取GPS 天线高，填写观测手簿等相关资料。
检校设计
检校场设计
检校场选择面积约1km×1km区域，要求地形平坦，尖顶房多。
A
C
E
G
J
K L
M
B
D
F
H
检校场航线
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
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