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1、 LiDARLiDAR 技术特点及应用介绍技术特点及应用介绍 技术白皮书技术白皮书 北京东方道迩信息技术有限责任公司北京东方道迩信息技术有限责任公司 二一年四月二一年四月 目录目录 第一章第一章 LIDARLIDAR 技术介绍技术介绍 . - 1 - 一、一、LIDARLIDAR 系统系统 . - 2 - 1 1、机载、机载 LIDARLIDAR . - 2 - 2 2、车载、车载 LIDARLIDAR . - 3 - 3 3、地面、地面 LIDARLIDAR . - 4 - 二、二、LIDARLIDAR 特点及优势特点及优势 . - 5 - 三、三、LIDARLIDAR 数据采集及处理流程数
2、据采集及处理流程 . - 6 - 第二章第二章 LIDARLIDAR 行业应行业应用用 . - 7 - 一、道路领域应用一、道路领域应用 . - 7 - 二、电力领域应用二、电力领域应用 . - 10 - 三、水利领域应用三、水利领域应用 . - 11 - 四、石油管线领域四、石油管线领域 . - 13 - 五、海岸线、海岛礁测绘五、海岸线、海岛礁测绘 . - 14 - 六、数字城市领域六、数字城市领域 . - 16 - 七、灾害应急领域七、灾害应急领域 . - 18 - 八、特殊地形测绘八、特殊地形测绘 . - 20 - 第三章第三章 倾斜摄影测量技术介绍倾斜摄影测量技术介绍 . - 21
3、- 第四章第四章 部分成功案例部分成功案例 . - 24 - 东方道迩公司测绘工程事业部介绍东方道迩公司测绘工程事业部介绍 . - 24 - - 1 - 第一章第一章 LiDARLiDAR 技术介绍技术介绍 LiDAR （Light Detection And Ranging） ， 是激光探测及测距系统的简称。 LiDAR 系统通常由以下部分组成：POS 系统，传感器系统，采集管理 系统，存储与控制系统。其中 POS 系统由 GPS 定位系统和 IMU 惯性导航 系统组成。GPS 定位系统通过差分精确测定传感器的空间位臵，IMU 惯性 导航系统精确记录飞行姿态，激光传感器通过计算激光回波时间，
4、精确记 录传感器与地物回波点之间的距离，由此可直接测量地面及地物各个点的 三维坐标。 LiDAR 系统作业原理图 LiDAR 提供的数据产品包括：激光点云数据、DSM、DEM、DOM、 - 2 - DLG、地形电子沙盘、电力线路三维矢量图、道路要素三维矢量图、城市 建筑与设备设施三维模型等。 一、一、LiDAR 系统系统 根据搭载平台不同，LiDAR 系统可以分为机载 LiDAR、车载 LiDAR、 地面 LiDAR 或其他搭载方式 LiDAR 系统。 1 1、 机载机载 LiDARLiDAR 以固定翼飞机、直升飞机或无人机为搭载平台的 LiDAR 系统。与传统 航测相比，机载 LiDAR 在
5、采集影像的同时，能够直接获取地面及地物要素 的三维点云数据，可在少量或无地面基站的情况下保证较高的数据精度， 提供丰富的数据成果，同时节省大量外业及内业作业时间，提高作业效率。 机载 LiDAR 系统 - 3 - 系统主要参数： 飞行高度 2006000m 脉冲频率 150KHz 回波记录 最多 4 次 扫描角度 75 像元 6.8m 像素 7216*5412 焦距 35/60cm 2 2、 车载车载 LiDARLiDAR 以汽车等移动设备为搭载平台的 LiDAR 系统， 还可搭载于无人机或船 只等移动设备。车载 LiDAR 系统具有能快速测定道路、随时上路施测及费 用较低等优势，其测距精度可
6、达 5 毫米，综合测点精度达到厘米级，系统 采用了先进的直接惯导辅助定位技术（DIA） ，有效解决了 GPS 信号失锁的 问题。 - 4 - 车载 Lidar 系统 系统主要参数： 测量频率 30 万个点/秒 最大测程 300m 测距精度 5mm 扫描频率 100HZ 像元 7.4m 像素 2048*2048 焦距 20mm 3 3、 地面地面 LiDARLiDAR 以三角架为作业平台，设站式作业的 LiDAR 系统。地面激光雷达系统 发展迅速，应用领域遍及各行各业，如工厂规划、交通事故管理、古建筑 保护、犯罪现场重现等。如今地面激光扫描仪以其高精度、高密度和高速 度等特点成为空间信息获取技术
7、中不可或缺的地面补充系统。 - 5 - 地面 Lidar 系统 系统主要参数： 测量频率 50 万个点/秒 最大测程 79m 测距精度 毫米级 扫描频率 50HZ 二、二、LiDAR 特点及优势特点及优势 采用激光探测技术，直接获取地物三维坐标，采集数据精度高 激光具有植被穿透能力，多次回波，获取更多地形、植被信息 多传感器集成，三维激光点云数据与影像数据同时获取 少或无地面控制作业，大大减少外业工作量 ，特别适合困难地区作 业 航飞采集与控制作业同步进行，内业处理流程少，生产效率高 - 6 - 具备应急测绘能力，特别适用灾害测绘与工程应用，节约时间与成 本 不获取影像数据的情况下，激光对天气
8、要求相对宽松，具备全天时 作业能力 可应用于多种搭载平台，应用领域广泛，产品丰富 获取的数据信息全，可广泛应用与电力线、管线、道路、林业、城 市等专业领域 三、三、LiDAR 数据采集及处理流程数据采集及处理流程 数据采集及处理流程 - 7 - 第二章第二章 LiDARLiDAR 行业应用行业应用 针对不同的应用领域及成果要求，结合灵活的搭载方式，LiDAR 技术 可以广泛应用于基础测绘、道路工程、电力电网、水利、石油管线、海岸 线及海岛礁、数字城市等领域，提供高精度、大比例尺（1:500 至 1:10000） 的空间数据成果。 一、道路领域应用一、道路领域应用 快速精确测量道路走廊及横纵断面
9、数据，用于道路走廊带勘测及线 路走向优化设计 利用车载平台快速测绘道路周边地形，用于已有道路改扩建工程 高精度、高密度点云测量，用于道路/隧道监测与维护 基于点云和影像数据进行道路要素提取和更新，进行三维道路资产 管理 高精度的地形数据，可用于土石方工程量、征地拆迁统计及工程造 价估算等 - 8 - 线路走廊地形 土方量计算 - 9 - 树木砍伐量统计 点云断面分析 - 10 - 道路设施激光点云 道路要素矢量化 二、电力领域应用二、电力领域应用 高精度地形数据，用于发电厂、变电站选址与勘察，为设计提供测 绘依据； 高精度走廊带地形数据，进行输电线室内真三维优化选线，提高设 计质量； 利用高密
10、度点云进行线路巡查，快速采集线路及地物数据，检测线 - 11 - 路危险点； 基于采集的线路三维数据，方便输电线路走廊与资产的定位、管理 与维护； 基于点云数据进行三维仿真建模，集成必要属性数据进行电厂/站、 变电站仿真培训。 电力线路走廊 电力线路检测 三、水利领域应用三、水利领域应用 大面积高效获取流域基础地形数据，用于水利资源调查和测绘 提供峡谷等困难地形的高精度地形数据，进行水利工程优化选址 基于地形测量数据，可以室内任意量测高精度断面，用于水利工程 - 12 - 应用 利用地面激光扫描技术，高密度采集三维实景数据，方便水利工程 监测和资产管理 水利工程选址 大坝周边地形测量 - 13
11、 - 长江大堤电子沙盘 四、石油管线领域四、石油管线领域 获取管线走廊带地形数据，用于油气管线的勘测优化选线 针对已有管线进行高密度点云探测，进行地质灾害等影响线路危险 点的分析和监测 油田设施真三维高密度采集进行仿真建模，用于油田数字化管理和 前期室内仿真培训 - 14 - 油气管线优化选线 管道三维激光点云 管道三维仿真 五、海岸线、海岛礁测绘五、海岸线、海岛礁测绘 利用点云回波特性差异，进行滩涂类型调查及海岸线变化监测 高精度地形和微地貌数据，可以应用于海滩等地面沉降变化监测 激光多回波特性可以精确提取植被，应用于海滩特殊物种资源调查 无地控测量模式可以对远离大陆的海岛礁进行地形测绘和资
12、源调查 利用地面高密度激光扫描技术，进行海堤、水坝等重点工程进行变 - 15 - 化监测 车载海岸线监测 堤防断面量测 - 16 - 六、数字城市领域六、数字城市领域 获取城市三维信息数据，更有助于进行城市空间规划建设 城市土地资源有限条件下，进行土地资源空间评估与分析 基于空间三维实景进行公安防恐应急演练 基于三维点云快速提取建筑模型，应用于数字城市信息化建设 城区机载激光点云 城区机载 DSM - 17 - 街道车载激光点云 城区道路矢量提取 城市三维建模 - 18 - 虚拟城市 七、灾害应急领域七、灾害应急领域 高精度地形数据有助于地质危险点分析，进行洪水评估及泄洪区选 址 具备复杂气候
13、条件下的航拍能力，快速采集灾害数据 数据处理高效迅速，能满足灾害应急响应 可以对微地貌精确测量和表达，对次生灾害风险评价提供技术保障 - 19 - 洪水预测评估 滑坡监测及评估 分蓄洪区选址 - 20 - 八、特殊地形测绘八、特殊地形测绘 利用无/少地控技术，进行特殊困难地形快速测绘 高山峡谷地形测绘 沙漠地区测绘 湿地资源调查 无人区地形测绘等 湖北清江大峡谷 敦煌沙漠 DSM - 21 - 高山地形 第三章第三章 倾斜摄影测量技术介绍倾斜摄影测量技术介绍 与传统摄影不同， 倾斜摄影利用相机与地面成一定角度进行影像获取， 从而获取地物的侧面纹理信息。倾斜摄影测量五相机系统，集成一台正拍 相机
14、、四台倾斜摄影相机与 POS 系统，获取三维实景影像。基于影像进行 三维量测，精确掌握建筑面积、楼宇间距离、建筑物长、宽、高，窗台高 度、长度等信息，基于专业软件对影像进行管理，实现在众多领域的广泛 应用。 - 22 - 用于快速构建三维虚拟城市，提供城市真实侧面与顶部纹理 获取土地利用现状，对违规建筑进行检测，为土地开发规划提供依据， 估价土地价值 基于不同时期的影像进行变化检测，灾害评估 检测路况、道路部件、道路通行状况等 防恐应急预案制定、在线演练、实施决策 俯视图 - 23 - 东 西 南 北 可量测实景影像 - 24 - 第四章第四章 部分成功案例部分成功案例 湖北省忠武石油管线滑坡
15、检测 LiDAR 测绘 四川抗震救灾 LiDAR 应急测绘 陕西宝鸡-汉中高速公路优化选线 LiDAR 测绘 吉林敦化风电场选址 LiDAR 测绘 湖北长阳长委水利 LiDAR 测绘 吉林长春三维城市 LiDAR 测绘 甘肃敦煌三维城市 LiDAR 测绘 京沈高速铁路 LiDAR 航测 东方道迩公司测绘工程事业部介绍东方道迩公司测绘工程事业部介绍 东方道迩公司测绘工程事业部致力于 LiDAR、航空摄影测量、倾斜摄 影测量等技术的应用与推广，为测绘、交通、电力、海岸线与岛礁、石油、 水利、规划、国土、灾害、安防应急、通讯、林业、环境等行业提供高精 度的数据采集、处理与增值服务，包括提供不同规格的
16、标准测绘 4D 产品、 激光点云、行业专题数据、城市三维模型、倾斜影像等。 业务特点：业务特点： 拥有机载、车载与地面 LiDAR 等，并培养了一支专业的数据获取技术 队伍； 形成了完整的生产流程与服务体系， 点云日处理能力在 300 平方公里以 - 25 - 上，完成了国内外许多大型工程项目； 在城市管理、交通、石油、电力、测绘、海洋、灾害应急等领域，在滩 涂、戈壁、河滩、高山、林区等困难区测绘中积累了成功经验； 与武汉大学等科研机构合作进行了相关的标准规范、软件技术、工程应 用等方面的研究工作，共同致力于 LiDAR、倾斜航摄等技术的推广与 合作。 （东方道迩与武汉大学共建“LiDAR 技术研究与应用中心” ）