机载三维激光扫描系统(LiDAR)数据精度分析

作者:郭卫炜 刊名:铁道勘察 上传者:吴道深

【摘要】机载三维激光扫描系统是激光技术、计算机技术、高动态载体姿态测定技术和高精度动态GPS差分定位技术的集中体现。相较于传统航空摄影测量技术,具有自动化程度更高,受天气影响较小,数据生产周期短、精度高等特点。结合实际工程项目,对LiDAR不同航空摄影高度的飞行数据进行精度比较,论证使用LiDAR进行航空摄影测制不同比例尺地形图的精度要求。

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1概述传统的3D测量项目生产流程,包括航空摄影航外控体系、像控点的测量空中三角测量设置密码形成DEM、DOM正射调整和镶嵌、DLG的测量和编制。在上述制造流程中,航外控流程与DEM编制耗费时间与资金多,不利于现代测量科技的发展。所以,怎样迅速得到精准度高、耗时少、费用低的航空遥感信息对铁路建造与经济增长有十分关键的实际价值。机载LiDAR能够迅速、高精准度、高密实度得到地表图片和相对应的三维点云坐标信息,具备POS定位功能,不用地表控制就能够得到影像的外方位信息,能够优化繁杂的制造过程,降低外业测量工作数量,降低成本,减短航空测绘成图时间。通过实际项目测试,在不同航高实验区(500m,3200m)进行了LiDAR航空摄影测量,将获得的飞行数据进行处理,利用激光检校结果和RCD相机检校结果,对试验区的飞行数据进行精度评定,包括激光点云的高程精度和影像的水平高程精度,最终验证设备整体精度满足制图精度要求。2LiDAR数据处理流程本次数据处理主要是对RCD航空影像、Lidar数据、IPAS数据、地面GPS数据的处理,通过IPAS解算,DEM生成及航空正射影像图的制作,形成最终的处理结果,并对设备的检校参数作验证。3试验测区数据处理及精度分析3.1500m航高测区飞行(1)RCD影像数据处理及精度结果项目预先进行RCD相机检校,获得地面控制点中误差如表1。表1地面控制点中误差RMS-X0.076mRMS-Y0.119mRMS-Z0.050m由于飞行高度在550m左右,地面分辨率为0.08m,采集了20个地面控制点作为检查点,经过空三加密的平面解算精度中误差在8~12cm之间,高程精度在5cm左右。因此,最终解算精度平面误差在1~2个像元,高程误差在1个像元以内,基本满足正射影像数字产品的生产需求。检查点精度统计见表2。表2500m航高测区控制点精度结果点号经度(外业)纬度(外业)高程(外业)经度(内业)纬度(内业)高程(内业)经度差值纬度差值高程差值5001262641.59694001156.18758.766262641.45324001156.0558.84746510.1437383880.13711085-0.0814650955002263868.41734001231.00150.81263868.45924001230.9150.78637953-0.0419416390.090380530.0236204715003265404.7565400123555.566265404.5354001234.30355.566160580.2215369260.69683208-0.0001605755004266612.22844001241.87453.826266612.33214001241.80753.85812722-0.103745360.06692237-0.0321272215005262893.30374000710.50155.923262893.33874000710.3755.92254877-0.0350601250.131358170.0004512275006263906.90694000667.77555.756263906.95764000667.72655.75637872-0.0506996530.04874089-0.0003787245007265377.34864000783.21154.772265377.3434000783.14654.771976070.0055547070.064996372

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