高精度測(cè)繪產(chǎn)品輸氣管線首選機(jī)載 Lidar 技術(shù)

發(fā)布日期：2019-04-18 15:47 瀏覽量：14018

Lidar技術(shù)在空間信息技術(shù)快速發(fā)展的趨勢(shì)下，成為航天、航空領(lǐng)域最具有代表性的測(cè)繪技術(shù)之一。Lidar技術(shù)是一種全新的數(shù)據(jù)獲取手段，是繼 GPS 空間定位系統(tǒng)之后又一項(xiàng)測(cè)繪技術(shù)的新突破。以飛行平臺(tái)為載體，通過發(fā)射激光對(duì)地面進(jìn)行掃描，連續(xù)自動(dòng)記錄目標(biāo)的形態(tài)、位置和反射強(qiáng)度等數(shù)據(jù)，獲取地面的三維信息以及目標(biāo)的狀態(tài)和特性等遙感數(shù)據(jù)，并深入加工得到所需空間的信息。

隨著機(jī)載Lidar技術(shù)受到越來越多人的重視，其各行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也非常之廣，如測(cè)繪、林業(yè)、水利、海洋、電力、數(shù)字城市等。今日我們就來說說在輸氣管線工程中機(jī)載Lidar的應(yīng)用。

航攝項(xiàng)目要求是1:2000的比例尺3D產(chǎn)品，由于對(duì)DEM的精度要求較高，常規(guī)的航空攝影測(cè)量很難滿足精度要求，達(dá)不到客戶的要求，最后使用機(jī)載Lidar技術(shù)生產(chǎn) DEM,采用了國際上最先進(jìn)的Riegal機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)獲取影像數(shù)據(jù)及點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

整個(gè)攝區(qū)所處的范圍呈帶狀分布，南北走向，北低南高，最低處海拔約 20 m，最高處約 900 m。線路所經(jīng)地區(qū)北部地形以平原微丘為主，南部以山地為主，植被發(fā)達(dá)。

1、獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)

航線設(shè)計(jì)以滿足影像獲取及點(diǎn)云密度為基準(zhǔn)。航攝飛行完成后，首先通過軟件對(duì)精密星歷及鐘差文件進(jìn)行差分解算，得出航跡文件。在軟件中導(dǎo)入航跡文件，結(jié)合激光測(cè)距數(shù)據(jù)( SDF 數(shù)據(jù))對(duì)原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼處理。最后通過控制點(diǎn)構(gòu)成控制面對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行航帶校正等處理輸出點(diǎn)云( LAS) 以及影像數(shù)據(jù)。

2、點(diǎn)云精度檢測(cè)

精度檢測(cè)即 LAS 點(diǎn)云與地面檢校點(diǎn)之間的點(diǎn)云絕對(duì)精度的檢查。點(diǎn)云精度檢測(cè)以全野外方式獲取的地面點(diǎn)作為檢測(cè)點(diǎn)，分別在 A、B、C、D 區(qū)進(jìn)行了精度檢測(cè)，檢測(cè)點(diǎn)位置多位于硬化路面。檢測(cè)時(shí)，以檢測(cè)點(diǎn)為中心，將搜索半徑范圍內(nèi)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)擬合構(gòu)面，檢測(cè)點(diǎn)高程與該點(diǎn)在面上的投影位置高程進(jìn)行比較，以獲得的差值進(jìn)行精度統(tǒng)計(jì)。

經(jīng)過內(nèi)業(yè)點(diǎn)云成果檢查，平均點(diǎn)云密度為大于等于 1 個(gè)/m2。量取外業(yè)檢測(cè)高程點(diǎn) 563 個(gè)，高程中誤差為 0． 051 3 m，符合表 1 要求，滿足任務(wù)需要。

3、加密精度

根據(jù)測(cè)區(qū)帶狀分布的特點(diǎn)，要求在構(gòu)架航帶連接處必須布設(shè)像控點(diǎn)，且盡量公用，其余按照 2 條航帶 20 條基線布設(shè)。全區(qū)共布設(shè)像控點(diǎn) 467 個(gè)，全部為平高點(diǎn)。根據(jù)獲取的控制點(diǎn)成果，采用全數(shù)字攝影測(cè)量工作站 SSK 自動(dòng)空三加密模塊通過光束法區(qū)域網(wǎng)平差得到加密點(diǎn)成果。結(jié)合慣導(dǎo)精度及外業(yè)布點(diǎn)情況，本測(cè)區(qū)分為 3 個(gè)加密分區(qū)。

加密分區(qū).png

( 1) 相對(duì)定向精度

采用全數(shù)字攝影測(cè)量工作站 SSK 自動(dòng)空三加密模塊和人工選點(diǎn)相結(jié)合的方法進(jìn)行模型連接。各加密分區(qū)連接點(diǎn)上下視差中誤差，各區(qū)精度均優(yōu)于 1． 7 μm 的精度要求。

(2) 絕對(duì)定向精度

絕對(duì)定向即把像控點(diǎn)通過光束法區(qū)域網(wǎng)進(jìn)行平差。平差時(shí)選取適量的像控點(diǎn)作為檢查點(diǎn)，用以評(píng)價(jià)空三加密的精度。

成圖精度

本測(cè)區(qū)對(duì) DLG 平面位置中誤差、高程注記點(diǎn)對(duì)附近野外高程控制點(diǎn)的高程中誤差、DEM 高程精度以及 DOM 平面精度進(jìn)行了精度統(tǒng)計(jì)，均滿足規(guī)范要求］，其中 DEM 精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于要求指標(biāo)。

綜上所述，機(jī)載 Lidar 點(diǎn)云結(jié)合航空攝影測(cè)量生產(chǎn)“3D”產(chǎn)品，不僅工期短效率高，而且高程精度優(yōu)于常規(guī)航空攝影測(cè)量，尤其對(duì)于高植被覆蓋區(qū)，激光能穿透植被遮擋獲取地表點(diǎn)云，從而生成高精度的 DEM 產(chǎn)品。建議輸氣管線、鐵路、公路等要求高精度測(cè)繪產(chǎn)品的設(shè)計(jì)施工領(lǐng)域應(yīng)首先考慮利用機(jī)載 Lidar 技術(shù)，但點(diǎn)云密度決定 DEM 的精度，也影響飛行成本及后期工作量。因此，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目要求確定合理的生產(chǎn)工藝以減少資源浪費(fèi)。