機載Lidar數(shù)據(jù)處理及應用的探討

范銳朋，張鳳

（1.九江地質(zhì)工程勘察院,江西 九江 332000；2.北京捷翔天地信息技術(shù)有限公司，北京 101300)

機載Lidar數(shù)據(jù)處理及應用的探討

范銳朋1，張鳳2

（1.九江地質(zhì)工程勘察院,江西 九江 332000；2.北京捷翔天地信息技術(shù)有限公司，北京 101300)

結(jié)合安徽項目，具體講述機載激光雷達數(shù)據(jù)的處理過程，即從航飛后的原始數(shù)據(jù)經(jīng)過一系列處理最終生成DEM。主要包括：POS數(shù)據(jù)解算,點云分類，生成DEM成果。這種方法和傳統(tǒng)的航空攝影測量技術(shù)相比，高程精度有明顯的優(yōu)勢，并且減少了地面控制測量的工作，提高了自動化、智能化程度，縮短了測圖周期。

機載激光雷達；數(shù)據(jù)處理；自動分類；DEM

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.150

1 機載激光雷達技術(shù)簡介

機載激光雷達技術(shù)是一種集激光測距，全球定位系統(tǒng)(GPS)和慣性導航系統(tǒng)(INS)3種技術(shù)于一身的系統(tǒng)，用于獲得點云數(shù)據(jù)并生成精確三維地形（DEM）。

2 機載激光雷達數(shù)據(jù)處理

利用機載激光雷達數(shù)據(jù)生產(chǎn)DEM的主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)包括數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)分類、數(shù)字高程模型制作等。

2.1 數(shù)據(jù)預處理

數(shù)據(jù)預處理包括激光點云數(shù)據(jù)的定位，定向，檢校場檢校，坐標轉(zhuǎn)換等過程，主要為了解算飛機的姿態(tài)，賦予激光點云正確的坐標信息。

2.2 數(shù)據(jù)后處理

點云數(shù)據(jù)的后處理實質(zhì)就是將地面點和非地面點高效而準確的分開，提取地面點生成DEM。點云數(shù)據(jù)后處理包括粗差剔除，點云分類，DEM制作等。

3 案例分析

結(jié)合安徽省機載Lidar地表高程數(shù)據(jù)獲取與制作項目，介紹基于TerraSolid的點云數(shù)據(jù)處理流程。

安徽攝區(qū)包含安徽全境共14萬km2，數(shù)據(jù)采集利用萊卡ALS60，ALS70激光掃描儀，掃描點間距優(yōu)于2m，點云數(shù)據(jù)高程中誤差優(yōu)于0.3m，最大誤差小于2倍中誤差，滿足1∶10000DEM生產(chǎn)要求。

3.1 數(shù)據(jù)預處理

3.1.1 IMU/GPS數(shù)據(jù)處理

（1）原始數(shù)據(jù)解壓。（2）GPS數(shù)據(jù)處理。利用GrafNav8.4將基站和機載的*.GPS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為*.GPB格式，檢查基站數(shù)據(jù)，機載數(shù)據(jù)是否有失鎖，檢查合格后可以在GrafNav軟件中進行差分解算，生成解算結(jié)果*.lat。（3）IMU/GPS數(shù)據(jù)聯(lián)合解算。在IPAS軟件中導入前述GPS解算結(jié)果與IMU記錄數(shù)據(jù)，進行IMU/GPS聯(lián)合精密處理，解算出每一時刻激光Lidar的三維坐標和角元素值（外方位元素），并生成航跡文件*.sol。（4）MU/GPS數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查。IMU/GPS數(shù)據(jù)質(zhì)量應滿足：衛(wèi)星PDOP值≤5；GPS數(shù)據(jù)衛(wèi)星信號不能有失鎖和缺失，IMU數(shù)據(jù)需連續(xù)并與GPS時間同步；IMU/GPS數(shù)據(jù)聯(lián)合解算偏差平面位置不超過0.1m，高程偏差不超過0.4m，速度偏差不超過0.5m。

3.1.2 點云數(shù)據(jù)檢校

通過Roll檢校和Pitch檢校，利用POS解算的航跡文件和采集的激光數(shù)據(jù)文件，應用檢校參數(shù)，用ALSPP軟件解算獲得激光雷達點云數(shù)據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)后處理

1）點云數(shù)據(jù)分塊。Lidar數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量大，一次將所有數(shù)據(jù)加載到一個核運算勢必會使效率降低，因此，利用Terra系列以及MicroStationV8軟件，按行列將數(shù)據(jù)劃分成3km×3km的格網(wǎng)。

2）航帶拼接。利用Terra系列軟件中的Macro（宏）命令“Cut Overlap”，將分塊數(shù)據(jù)進行航帶拼接,去除冗余數(shù)據(jù)。

3）粗差剔除。利用軟件的宏命令“Lowpointclassification”將極低點剔除，再通過人工繪制剖面檢查并剔除極高點和分布異常的點。

4 結(jié)論

以其精度高，數(shù)據(jù)信息豐富，不受天氣影響等特點，正在成為數(shù)據(jù)高程模型最主要的獲取手段，利用機載Lidar數(shù)據(jù)制作DEM比傳統(tǒng)方法制作DEM速度快，精度高。但由于地形的多樣性和地物的復雜性，局限了手動處理的自動化程度，因此，改進自動分類算法來提高效率還有相當長的路要走。

【1】張小紅.機載激光雷達測量技術(shù)理論與方法[M].武漢:武漢大學出版社, 2007.

【2】劉妍，司海燕，鮑建寬，劉崴，李偉.基于TerraSolid的機載激光雷達點云數(shù)據(jù)處理應用［J］.黑龍江工程學院學報，2012,26(3):68.

Discussion on the Processing and Application of Airborne Lidar Data

FangRui-peng1，ZhangFeng2
(1.JiujiangGeologicalEngineeringsurveyingInstitute,Jiujiang332000,China) (2.BeijingQuickViewincInformationTechnologyCo.Ltd.,Beijing101300,China）

Combinedwith the project inAnhui,the article described the processing of airborne lidar data in detail.That is, the original data from the aircraft fly finalgenerateDEMthroughaseriesprocessing,theprocessingmainlyincludePOSDatacalculation,pointcloudclassification,generateDEMresults.Thismethod has obvious advantages compared with the traditional aerial photogrammetry, and reduced the work of ground control measurement，improved the degree of automationandintelligence，Shortenthetestcycle。

airbornelaserradar;dataprocessing;automaticclassification;DEM

P231

A

1007-9467（2016）07-0237-01

2016-6-14

范銳朋，男，河南漯河人，中級工程師，副院長，從事測繪工程方面研究，（電子信箱）271769404@qq.com。