浅谈激光扫描测量技术在河道测量领域中的应用及发展趋势

刘杰 何亚东

摘要：简单的介绍了空载激光扫描测量技术的工作原理及其发展现状。重点介绍了激光扫描测量技术在河道测量的应用。结合目前技术发展现状和社会发展需求，展望了空载激光扫描测量技术未来发展的趋势，并对我局在该技术领域的发展给出了建议。

关键词：空载激光扫描测量；发展现状；河道测量；应用

中图分类号：TV85文献标识码：A 文章编号：

1激光扫描测量技术简介

LIDAR是LIGHT DETECTION AND RANGING的首字母组合，即激光探测及测距系统，它是采用单个激光脉冲量测从激光源到目标，再回到激光接收器的时间，同时结合飞机上传感器定位、定向数据，精确量测出被测物体（目标）的三维坐标。

LIDAR数据采集系统由安装于同一个飞行器上的以下几个部分组成：

1）机载GPS，为飞机提供精确的三维坐标。

2） 惯性测量系统，为激光束提供准确方向。

3） 激光发射、接收装置。

4） 反射镜，用于将发射的激光束反射到地面。

LIDAR数据采集系统收集到的点云数据，经过误差改正、求参数等，处理后可以得到高精度的数字高程模型、三维模型。采集流程如图1.

2 激光扫描测量技术发展现状

随着LiDAR硬件设备的提高，DGPS高精度差分系统、高精度三维姿态感应等技术的发展，LiDAR的产品体积、重量都在不断减小，工作成本也继续下降，使得此项技术真正步入实用阶段。经过数多年的研究发展，LiDAR的测量精度也达到了一个相当高的水平，其水平测量精度达到15cm，垂直精度达到10cm。现在全世界范围，已经有三十多种系列产品投入使用。

2l世纪是3s技术时代，国家大力投入、发展“数字海洋”、“数字地球”、”数字城市”，同时也对测绘工作提出了更高的要求。而激光扫描测量技术，更具有高效率、高精度、全时空测量的特点。

目前，激光测量做为一门新兴技术在测量行业正逐渐被广泛应用。与传统的三维空间信息采集手段相比，LiDAR技术除了较高的精度之外，它还不受天气，太阳光照射的影响，所采集到的数据，可以很轻松的进行分类提取，等等这些都是普通航测无可比拟的。因此，利用LiDAR系统，快速获取大面积三维地物和地形数据，继而生成数字高程地形模型已经成为应用广泛的测量手段。

3在河道测量方面的应用

由于激光扫描测量技术可以在大的测量区域提供高密度、高精度的测量数据且能够识别重要地物，使得它在河道测量中得到广泛应用。

河道地形测量，长期以来由于江河两岸地形复杂，条件艰苦，现有的陆地、船载测量仪器难以有效使用，特别是在植被茂盛的山区，GPS接收机卫星信号差，无线电传输距离有限，使得现在的GPS-RTK难以得到固定解，测量技术效率不高，若采用全站仪，通视情况又不佳，劳动强度大，危险性高，工作效率、测量精度也难以保障，迫切需要新的测量手段和技术设备来改变这一现状。

激光扫描测量技术能够获得高精度、高密度的高程数据，在高精度的可连续运行参考站技术和三维姿态技术的支持下，无需大量地面控制点，就可生成高精度的数字高程模型（DEM）和DTM。

水深测量部分，在激光测量技术之前，船载声波测深系统是最为有效和常用的手段。LiDAR水深测量系统，依靠蓝绿激光发射和接受设备，可以分别获得水面和水底的高程数据。 与传统的船载声波测深系统相比，LiDAR测深系统具有很多的优势：首先，它不受浅水区域和陆地的影响；测深精度和几何分辨率高，由于激光脉冲可以压缩到很窄的时间宽度内，向水中以纳秒级脉宽发射，因此测深点密度高，精度高，水下地形图质量好；而且节约时间，它可以快速的对大面积水域进行测量。对于一些山区性河流，船只无法航行的水域，LiDAR测深技术将提供高效的服务。研究人员指出，LiDAR测深技术是一种极具诱惑力的测深技术，必将开创一个崭新的局面。

4建议

激光测量系统的研究在我国引来了众多学者的重点关注，相信不久的将来，现在已经很成熟的硬件设备还会得到进一步发展，LiDAR系统数据后处理软件的研发将是又一个关键。随着技术的进一步发展，将越来越多的应用到测量行业中。我们应该时刻关注此项技术的新发展，积极主动的学习，勇敢的创新，为推动河道测量事业的新发展做出应有贡献。

5参考文献：

[1] 肖雁峰机载激光雷达技术(LiDAR)在航测中的应用实践 2010

[2]李树楷.刘彤.尤红建机载三维成像系统[期刊论文]-地球信息科学2000(1)

[3]王健. 移动激光扫描数据处理与应用研究2006

[4]刘经南.张小红激光扫描测高技术的发展与现状[期刊论文]-武汉大学学报(信息科学版)2003(2)

[5] 丁继胜等 激光扫描测量技术在海洋测量领域中的应用及技术发展趋 2007 海岸工程

[6] 激光探测及测距系统(LIDAR)技术的应用 钱灿兴

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。