为什么激光雷达扫描地面得到的是一条直线

发布网友发布时间：2022-04-26 05:06

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热心网友时间：2022-05-04 22:34

成像原理:机载激光雷达系统采用的是极坐标几何定位原理;摄影测量是采用透视几何定位原理。获得的数据:机载激光扫描得到的是离散的地面点的三维坐标，并可同时获得强度信号、回波信息等，亦可得到单色影像;摄影测量得到的仅是航空像片。数据精度:机载激光雷达数据的平面精度和高程精度相关，机载激光雷达所受的姿态误差对高程精度的影响会随着扫描角的增大而增大，尤其是飞行高度较高时。坡度较大的地方平面精度也会影响高程精度。高程方向的精度要高出平面精度2一5倍。同时，机载激光雷达系统的误差源较多，误差传播模型更为复杂;摄影测量数据的平面和高程相互独立，平面精度要高出高程精度1/3。数据处理:机载激光雷达的数据处理是从数以万计的激光三维数据集中分离出地面、房屋、植被等点云类型，并根据三维数据直接建立立体模型。由于离散分布的激光数据不能够提供建筑物房角，房子边界等影像特征，还需辅以其它数据和相关的知识再将房屋模型化; 摄影测量的后处理需要采用模拟、解析或数字解算的方法恢复摄影时的姿态，得到立体图像，再进一步处理得到DEM，正射影像，地物分类以及三维可视化。硬件系统:机载激光雷达系统能耗大，操作较复杂，系统成本较高，扫描器寿命短(一般的Nd:YAG激光器的适用寿命为10000小时);摄影测量操作比较简单，可靠性高，系统成本低，质量可靠的摄影相机能用数十年时间，可利用的传感器类型很多，如光学摄影机，多光谱、线阵CCD等。自动化程度:机载激光扫描后处理容易实现自动化处理;而摄影测量的数据处理自动化程度低，特别是处理航片时需人工干预。传感器工作条件:机载激光雷达测量是主动式测量，理论上24小时都可以工作，工作时背景辐射越小，特别是来自阳光的辐射背景越小，最大测距的效果越好;摄影测量是被动式测量，受天气影响较大。数据采集方式:机载激光扫描时是逐点进行采样的;而摄影测量一次拍摄便可覆盖一定范围的摄影区域。成像范围:相较于摄影测量，机载激光雷达在相同时间内成像范围较小，且飞行高度和飞行速度也都低于摄影测量，且视场角较小(20一40度);在相同的飞行高度、飞行速度和旁向重叠的情况下，摄影测量(视场角FOV为75度)拍摄的区域面积约是机载激光扫描面积的2.9倍。信息获取敏感性:机载激光扫描可以获取比照射面更小的目标信息，如高压线，可以穿透植被等覆盖物获得地面点数据;摄影测量获取的信息内容受传感器分辨率制约，无法得到植被密集地区的地面情况。少纹理地区:机载激光雷达很适合用于获取少纹理地区的DEM和正射影像;而摄影测量在获取沙漠，雪山，森林，大面积水域，沿海滩涂等地区的DEM和正射影像时有一定的困难。数字地面模型(DTM):机载激光雷达数据用来制作DTM的效率高，每一个地面激光点都是真实的三维坐标。但机载激光雷达具有一定的盲目性，数据采样时并不能保证在关键地形点采样，且数据处理算法有时不能区分有用信息和需要过滤的信息，所以用机载激光雷达所获取的DTM往往较平滑而丢掉一些重要的地形特征信息;摄影测量并不能保证每个点都是真实的地面高程，且人工干预工作量大。装载和飞行高度:机载激光雷达的雷达扫描仪是装载在直升机和其他飞机上，只有少数装载在空间。飞行高度主要在1000米以内，新型系统可以达到6000米，最低高度严格*在保护眼睛的范围内;而摄影测量的测量装置几乎可以装载到所有可能的飞行上，包括气球和空间站。定位定向系统:机载激光雷达系统需要GPS/INS;非面阵摄影测量系统需要GPS/INS。面阵和线阵摄影测量系统GPS/州S的量测频率可以低于逐点扫描的系统。飞行计划:机载激光扫描的飞行计划相对复杂，要求较苛刻。最大测距要求以地域中最低点为基础，而足够的重叠度则要求考虑地域中的最高点。在地形复杂的地区需要低精度的DTM作为制定飞行计划中的参照;摄影测量的飞行计划相对简单的多。生产周期:机载激光雷达系统直接获取距离观察值，其生产DEM的速度要比摄影测量快的多。生产成本:总体而言，除去硬件成本，仅就获取DEM和三维模型而言，机载激光雷达的成本要远低于航空摄影测量。技术成熟度:机载激光雷达作为一种新技术需不断发展，具有很大发展潜力;而摄影测量的软硬件经多年发展己比较成熟。