激光雷達(dá)對(duì)與測(cè)繪有哪些應(yīng)用？

(1)數(shù)據(jù)產(chǎn)品豐富

數(shù)字表面模型（DSM）:數(shù)字表面模型真實(shí)再現(xiàn)地物和裸地表起伏現(xiàn)狀，可應(yīng)用于生產(chǎn)真正射影像、數(shù)字三維模型。

正射影像(DOM):利用DEM對(duì)數(shù)碼航空影像像元進(jìn)行糾正，再做影像鑲嵌生成的影像成果。它的信息豐富直觀，具有良好的可判讀性和可量測(cè)性，從中可直接提取自然地理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息。

數(shù)字高程模型(DEM):通過從LiDAR獲取的三維點(diǎn)云中提取地面數(shù)據(jù)即可生成數(shù)字高程模型。

數(shù)字線劃圖(DLG):利用激光點(diǎn)云和DOM影像可快速生產(chǎn)大比例尺(1∶500至1∶2000)DLG產(chǎn)品，同時(shí)節(jié)省外業(yè)調(diào)繪工作量，成圖效率大大提高，比全野外人工測(cè)圖效率提高5%～20%。

(2)自動(dòng)化程度高

從飛行設(shè)計(jì)到數(shù)據(jù)獲取，到最終產(chǎn)品的數(shù)據(jù)處理，自動(dòng)化程度非常高。通過GPS技術(shù)實(shí)時(shí)顯示飛行軌跡。不會(huì)發(fā)生漏拍的情況，避免人為錯(cuò)誤。

(3)信息獲取敏感性

LiDAR可以獲取小于遙感影像或者雷達(dá)影像分辨率的目標(biāo)信息，可穿透植被覆蓋物獲得地面點(diǎn)數(shù)據(jù)。

(4)傳感器工作條件

LiDAR測(cè)量是采用主動(dòng)式測(cè)量，自行發(fā)射和接收激光脈沖，可穿透茂密植被直達(dá)地面，不受光照和陰影的限制，獲取的數(shù)字高程模型更接近真實(shí)地表形態(tài)，受天氣影響較小，還具航空攝影測(cè)量的大范圍和激光測(cè)距的高精度特性，LiDAR技術(shù)是大區(qū)域高精度數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)獲取的最佳選擇。

(5)生產(chǎn)周期短

LiDAR系統(tǒng)直接獲取地面三維點(diǎn)云的坐標(biāo)和影像的方位元素，無需或僅需極少量的地面控制點(diǎn)，可以直接進(jìn)行DEM和DOM的生產(chǎn)，與傳統(tǒng)航測(cè)立體測(cè)圖相比，成圖工作量是其30%～50%，調(diào)繪工作量是其50%左右，可較大幅度地縮短綜合工作周期。

(一)快速獲取數(shù)字高程模型

激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)是激光雷達(dá)技術(shù)中最為直接的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，點(diǎn)云數(shù)據(jù)的密度和精度都比較高，且能快速清晰的顯示點(diǎn)位的三維坐標(biāo)構(gòu)架。經(jīng)人工交替操作或自動(dòng)運(yùn)行，將人放射到地面植物中或建筑物之類的地形之外目標(biāo)上的點(diǎn)云統(tǒng)一分類、濾波或清除，之后構(gòu)建三角網(wǎng)TIN，就能及時(shí)得到DEM。因?yàn)榧す恻c(diǎn)密度非常大，數(shù)目比較繁多，DEM的生成也更為方便、準(zhǔn)確。

(二)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)測(cè)繪

基礎(chǔ)測(cè)繪的產(chǎn)品主要有數(shù)字高程模型，還包括數(shù)字正射影像（DOM）、數(shù)字線劃地圖（DLG）和數(shù)字柵格地圖（DRG）。無論是上述哪種產(chǎn)品的生成，都需要高精度三維信息的協(xié)助和引導(dǎo)。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量操作起來很復(fù)雜，設(shè)備的前期準(zhǔn)備及技術(shù)規(guī)劃方案都相當(dāng)嚴(yán)格，要求技術(shù)工作人員有熟練的操作水平；在激光雷達(dá)技術(shù)處理下得到的數(shù)據(jù)和三維坐標(biāo)，均能達(dá)到高精度影像微分糾正的需要，這使DOM的生產(chǎn)變得越來越簡(jiǎn)易化，不再依靠數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量，在一般的遙感圖像處理系統(tǒng)中即能實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。

(三)森林工業(yè)的應(yīng)用

激光具有較強(qiáng)的穿透能力。激光良好的單向性使之能從狹小的縫隙穿過，到達(dá)地表，從而獲取地表真實(shí)高程，是目前唯一能測(cè)定森林覆蓋地區(qū)地面高程的最準(zhǔn)技術(shù)。機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)最早應(yīng)用的商業(yè)領(lǐng)域即森林工業(yè)，因?yàn)樯謽I(yè)發(fā)展與國(guó)土管理都需要森林及其樹冠下端地形的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，但是傳統(tǒng)技術(shù)中很難獲得樹高及樹的密度的精確信息。機(jī)載激光雷達(dá)與衛(wèi)星成像不同，當(dāng)利用這種技術(shù)勘測(cè)樹冠下的地形時(shí)，還可同時(shí)獲得樹的高度。

(四)工程測(cè)量

對(duì)工程測(cè)量，需要對(duì)測(cè)量目標(biāo)的高精度三維坐標(biāo)信息進(jìn)行采集，甚至需要建立比較精準(zhǔn)的三維物體模型，例如，電力巡線以及隧道和礦山的測(cè)量、水文測(cè)量等領(lǐng)域。地面以及機(jī)載LIDAR都是對(duì)這些實(shí)際的問題解決的最好的方法。利用數(shù)碼像片所獲取的構(gòu)筑物模型以及紋理信息進(jìn)行三維模型的疊加構(gòu)建，是對(duì)景觀進(jìn)行分析、規(guī)劃決策以及形變測(cè)量、物體保護(hù)的重要依據(jù)。

比如LIDAR技術(shù)為公路、鐵路設(shè)計(jì)提供高精度的地面高程模型DEM，主要就是為了對(duì)線路設(shè)計(jì)以及施工土方量方面方便其精確計(jì)算。在對(duì)電力線路進(jìn)行設(shè)計(jì)中，可以利用LIDAR的成果數(shù)據(jù)對(duì)整個(gè)線路設(shè)公共區(qū)域內(nèi)的地形以及地物要素情況進(jìn)行有效的了解。在樹木比較密集的地方，可以對(duì)樹木砍伐的面積以及木材量進(jìn)行估算。在進(jìn)行電力搶修以及電線維護(hù)時(shí)，需要按照電力線路上的LIDAR數(shù)據(jù)點(diǎn)以及相應(yīng)的地面裸露點(diǎn)的高程進(jìn)行對(duì)任意一處線路距離地面的高度有效測(cè)算。這樣在一定程度上非常便于搶修和維護(hù)。

(五)進(jìn)行城市數(shù)字化建設(shè)

當(dāng)前，各個(gè)行業(yè)都開始追求其自身業(yè)務(wù)的信息化。在數(shù)字城市中，空間信息作為其基礎(chǔ)框架和平臺(tái)，對(duì)于數(shù)字城市的構(gòu)建非常重要。LlDAR系統(tǒng)可以有效的獲取高分辨率以及高精度的數(shù)字地面模型和數(shù)字正射影像，能夠?yàn)槌鞘刑峁┓浅氋F的空間信息資源，在城市建設(shè)中發(fā)揮著非常重要的作用。

數(shù)字城市還需要構(gòu)建高精度、真三維、可量測(cè)，具有真實(shí)感的城市三維模型作為管理城市的虛擬平臺(tái)。然而對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)，進(jìn)行城市三維建模是精雕細(xì)琢的工藝，工作量很大，效率非常低，同時(shí)效果也不是很好，對(duì)數(shù)字城市服務(wù)面的寬度和深度有直接的影響。利用LIDAR技術(shù)對(duì)地面建筑物進(jìn)行空中激光掃描或地面多角度激光掃描，可以快速獲取目標(biāo)高密度高精度的三維點(diǎn)坐標(biāo)，對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)在軟件的支持下進(jìn)行模型構(gòu)建以及紋理映射，從多個(gè)方面地構(gòu)建大面積的城市三維模型。同時(shí)可以實(shí)施快速動(dòng)態(tài)更新，為數(shù)字城市建設(shè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源的持續(xù)性、歷史性提供了確實(shí)的保障。

(六)水下地形測(cè)量

一些激光雷達(dá)技術(shù)利用了兩種不同波長(zhǎng)的激光束對(duì)水底進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)目前的科技水平，人們可以在利用紅光（或紅外光）測(cè)量水面的同時(shí)，用藍(lán)綠光穿透水面測(cè)量水底，通過這兩個(gè)光束的接收時(shí)間差計(jì)算水的深度，進(jìn)行大面積的水下地形測(cè)量。一般情況，海道的測(cè)量Lidar所能測(cè)量的海水深度為50m，同樣，這個(gè)深度隨著水質(zhì)的清晰度的不同而發(fā)生變化，為航道、近海海洋、水文等行業(yè)被廣泛應(yīng)用。

(七)數(shù)字礦山的構(gòu)建

當(dāng)前礦山以及依附礦山發(fā)展的城市遇到了很大的麻煩，環(huán)境由于過度的開采直接導(dǎo)致了環(huán)境問題的出現(xiàn)，再者過度的開采面臨著嚴(yán)峻的資源枯竭，此外還要考慮礦山的內(nèi)部環(huán)節(jié)以及人、機(jī)、料、法、環(huán)方面的影響。當(dāng)前的有效方式就是加強(qiáng)數(shù)字礦山的建設(shè)，從多方位多角度去看待問題，以達(dá)到根治的目的。

數(shù)字礦山可以運(yùn)用激光雷達(dá)技術(shù)快速采集整個(gè)礦山的數(shù)據(jù)構(gòu)建三維模型，來更好地表現(xiàn)其形式，因?yàn)槊恳徊糠值臉?gòu)成不同，建模時(shí)所考慮的側(cè)重點(diǎn)也不同。一般情況下，應(yīng)分層構(gòu)建，同時(shí)進(jìn)行多方位的評(píng)價(jià)，一般情況主要是進(jìn)行環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、自然災(zāi)害等方面的評(píng)價(jià)。如此一來，可以實(shí)現(xiàn)高效的反饋數(shù)據(jù)，連續(xù)二十四小時(shí)不間斷的提供數(shù)據(jù)，對(duì)于整體的模型構(gòu)建的清晰合理，此外可以預(yù)測(cè)評(píng)估未來可能發(fā)生的事故，能幫助我們防患于未然。

(八)電力傳輸與管道布圖

在機(jī)載平臺(tái)上工作的激光雷達(dá)系統(tǒng)，最適用于測(cè)量傳輸線路。飛機(jī)可以隨時(shí)根據(jù)需要調(diào)整高度和速度，以獲得更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。如果在激光雷達(dá)應(yīng)用平臺(tái)中同時(shí)使用錄像機(jī)、數(shù)字相機(jī)及其他傳感設(shè)備，既可實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)測(cè)量，也可同步進(jìn)行線路檢查及制圖工作。

總之，在我國(guó)工程測(cè)繪中，激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用極為廣泛，與傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)相比，激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)有較高的準(zhǔn)確性及精度，能夠?qū)こ虦y(cè)繪的效率有效提升，由于激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用較晚，在處理數(shù)據(jù)方面仍不夠成熟，因此還應(yīng)通過深入研究，適當(dāng)進(jìn)行改進(jìn)并完善，促使我國(guó)工程測(cè)繪得到有效發(fā)展。