机载激光雷达技术在高山区水电工程测绘中的应用

摘要

本文结合机载激光在高山区水电工程应用的科研项目，以加拿大Optech公司的GEMINI型机载激光设备为例，研究了水电工程中LiDAR数据处理与应用的若干问题:机载激光数据预处理过程中检校与航带平差问题和规模生产中的质量控制、评定、精度检测。
　　文章首先简单回顾机载激光技术的国内外现状，以及机载激光产品在水电工程中涉及的各个专业的应用状况，具体分析国内高山区水电工程区域影响机载激光数据采集的因素，如GPS信号、国内飞行管制和地形气象等条件，及其特点;详细分析了机载激光定位误差、扫描角误差、安置误差、姿态测定误差、激光发散角引起的误差和测距误差的产生的原因及规律，结合水电工程分析这些误差影响的特点及其规律。
　　通过分析影响LiDAR点云数据精度的主要误差，结合实测数据提出简易可行的检校飞行方法，阐述了俯仰、侧滚和航向三个方向的角度误差的检校计算方法，提出测距误差的检校方法以及实用作业中的处理技巧。针对高山区LiDAR项目检校的不足，提出根据不同作业区域检校与航带平差的适用原则，并以TerraMatch软件为例详细总结了水电工程航带平差的作业方法。
　　在工程实践中，规模生产中的质量管理与控制是必不可少的环节，文章提出的LiDAR数据处理质量控制与评定的方法，在典型的水电工程项目大渡河项目和LiDAR应用推广的城市项目中得到应用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 国内外研究现状

1．2 论文主要研究内容

第2章 机载激光雷达系统

2．1 机载激光雷达系统组成

2．2 机载激光雷达系统对地定位原理

2．3 机载激光雷达数据处理流程

第3章 机载激光雷达的水电测绘应用

3．1 水电测绘测区特点与机载激光雷达优势

3．2 机载激光雷达数据产品

3．2．1 分类后的激光点云

3．2．2 DEM／DOM／DLG

3．2．3 断面图、土方量计算、三维模型数据

3．3 数据产品的其他行业拓展利用

3．3．1 工程设计与建设可视化

3．3．2 流域水资源规划

3．3．3 流域对外交通整体规划

第4章 高山测区作业条件与误差分析

4．1 高山测区作业条件

4．1．1 GPS观测条件

4．1．2 飞行条件

4．1．3 地形气象条件

4．1．4 所选取的机载激光雷达设备

4．2 机载激光雷达测量误差分析

4．2．1 测距误差

4．2．2 测角误差

4．2．3 定位误差

4．2．4 系统集成误差

第5章 机载激光雷达误差检校与航带平差方法

5．1 角度误差检校方法

5．1．1 俯仰方向误差的检校

5．1．2 横滚方向误差的检校

5．1．3 航向误差的检校

5．2 测距误差检校方法

5．3 检校飞行方案设计

5．4 航带平差

第6章 激光点云的精度评定与实际应用

6．1 LiDAR数据内部精度

6．2 LiDAR数据外部精度

6．2．1 高程精度

6．2．2 平面精度

6．2．3 展望

6．3 机载激光雷达数据精度检测实例

6．3．1 大渡河项目精度检测

6．3．2 遂宁项目精度检测

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文