基于LIDAR的工程測(cè)量技術(shù)探討

向福國(guó)++付光輝

摘 要：三維激光雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用于高速公路線路優(yōu)化設(shè)計(jì)包括數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、優(yōu)化設(shè)計(jì)等工作內(nèi)容。GPS和IMU的數(shù)據(jù)融合極為方便，所以經(jīng)后期地面數(shù)據(jù)處理后，即可獲取地面的三維數(shù)據(jù)。實(shí)踐證明三維激光雷達(dá)技術(shù)，用于高速公路線路等工程優(yōu)化設(shè)計(jì)具有創(chuàng)新性和代表性，打破了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的方式方法。

關(guān)鍵詞：LIDAR 高速公路線路 優(yōu)化 DEM

中圖分類(lèi)號(hào)：TB22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）12（b）-0043-01

機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)（Light Detection And Ranging，簡(jiǎn)稱(chēng)LIDAR），也叫機(jī)載激光雷達(dá)，是一種安裝在飛機(jī)上的機(jī)載激光探測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)，它集成了激光掃描儀、差分GPS系統(tǒng)、IMU（Inertial Measurement Unit，慣性量測(cè)單元，用以量測(cè)飛機(jī)平臺(tái)的飛行姿態(tài)）、數(shù)碼相機(jī)。在動(dòng)態(tài)載波相位差分GPS系統(tǒng)和IMU的支持下，激光掃描系統(tǒng)通過(guò)激光掃描器和距離傳感器，經(jīng)由微計(jì)算機(jī)對(duì)測(cè)量資料進(jìn)行內(nèi)部處理，顯示或存儲(chǔ)、輸出距離和角度等資料，并與距離傳感器獲取的數(shù)據(jù)相匹配，經(jīng)過(guò)相應(yīng)軟件進(jìn)行一系列處理來(lái)獲取被測(cè)目標(biāo)的表面形態(tài)和三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行各種量算或建立立體模型。

1 LIDAR數(shù)據(jù)獲取的基本原理

當(dāng)機(jī)載LIDAR航攝飛行時(shí)，激光掃描儀發(fā)射、接收激光束，對(duì)地面進(jìn)行線狀掃描，與此同時(shí)，動(dòng)態(tài)GPS系統(tǒng)確定傳感器的空間位置（經(jīng)緯度），IMU測(cè)量飛機(jī)的實(shí)時(shí)姿態(tài)數(shù)據(jù)，即滾動(dòng)、仰俯和航偏角。由于系統(tǒng)的幾個(gè)部分同步工作并集成于一體，GPS和IMU的數(shù)據(jù)融合極為方便，所以經(jīng)后期地面數(shù)據(jù)處理后，即可獲取地面的三維數(shù)據(jù)（如圖1所示）。

2 LIDAR用于高速公路線路優(yōu)化設(shè)計(jì)的模式