激光雷達與攝影測量的應用展望

　　1．激光雷達工作原理及特點 
　　1.1激光雷達的工作原理 
　　激光雷達是用激光器作為輻射源的雷達，是綜合應用了激光測距、IMU、GPS技術的快速測量系統。 
　　由發射機、天線、接收機、跟蹤架及信息處理機等部分組成。 
　　根據S=c*t原理，通過接收機精確記錄激光從發射到返回的時間差，計算得到距離，再結合激光器的高度,激光掃描角度，GPS數據和IMU數據,就可以準確地計算出每一個地面光斑的Ｘ,Ｙ,Ｚ座標。LiDAR系統通常還集成高分辨率數碼相機，在進行激光掃描的同時，獲取同一區域的高分辨率數碼影像。 
　　1.2激光雷達的技術特點 
　　同其他技術手段相比，機載激光雷達技術的優越性主要有：激光雷達是“發射-接收一體化”的主動測量系統，不依賴太陽光照；激光能部分穿過植被并反射接收，可快速獲得相對真實的地物測量數據；激光束幾乎不受霧、云等氣象條件的影響，幾乎可以全天候作業；激光雷達測量基本不需要地面控制點，具有很強的時效性；測量數據精度高；激光點云數據密集；坐標與影像同步；自動化程度高；數據可利用率高；相對成本較低。 
　　2.攝影測量原理及特點 
　　2.1攝影測量原理 
　　攝影測量就是利用攝影手段獲取目標物的影像數據，研究影像的成像規律，對所獲取影像進行量測、處理、判讀，從中提取目標物的幾何的或物理的信息，并用圖形、圖像和數字形式表達測繪成果的學科。它的主要研究內容有：獲取目標物的影像，對影像進行處理，將所測得的成果用圖形、圖像或數字表示。 
　　采用膠片作為存儲介質的模擬式航空攝影測量，其處理數據是灰度影像，主要產品是DTM、DSM、DOM，還可以用于2D或3D重構，地物分類以及可視化(地圖、3D景觀、動畫和仿真)。處理航片時，通常先用掃描儀將膠片影像數字化，再進行計算機處理。 
　　當前航空攝影已進入數字時代，影像的采集方式多樣化，測量系統處理的對象是數字影像，處理方式相對靈活，產品形式也因此大為豐富，許多功能更好的處理算法還在不斷的發展和完善。 
　　2.2 攝影測量的技術特點 
　　 總的來說，攝影測量的主要特點有：被動式取光成像；精度高；地物影像可識別率高，直接參考性強。模擬式航攝儀：堅固耐用，適用溫度閾值較寬，性能穩定，故障率低，維護費用較低，而且膠片存儲影像具有很好的穩定性；數碼航攝儀：綜合了DGPS/IMU等先進技術，具有較好的正攝效果和平面精度，可以大大減少外業控制工作量；航攝過程實現了部分自動化管理，操作相對簡單；航攝數據采用硬盤存儲，簡單方便；數據可利用率較高。攝影測量的缺點是受天氣條件影響較大，攝影測量要求很好的光線通透性，不能有云、云影、霧氣，還要考慮太陽高度角變化造成的地物陰影影響。 
　　3.適用性分析 
　　激光雷達技術和攝影測量技術，各有其獨特優勢，也各有缺陷。直觀的對兩者進行性能比較，實際上并不科學，嚴格講二者的測量原理差異甚大，幾乎沒有可比性。測量工作中該用哪個，只能根據具體的任務需求合理權衡。 
　　如果工程需要精確測量某區域的地形起伏，建筑高程，植被高矮等數據，而對地物影像要求較低，用激光雷達測量則能快速的高質量的完成作業；如果工程要求精確測量地物輪廓，相互間距，形色并俱，或者要生成實景漫游等數據，而且對地物高程精度有一定要求的，則當用攝影測量，但同時必須明確的是，要考慮攝影測量時效性稍差的影響因素。 
　　4.發展前景展望 
　　攝影測量在今后很長一段時間內仍將占據航測領域的主導地位，伴隨著硬件集成技術和軟件整合控制技術的飛速發展，先進的數碼航攝儀必將推動地圖生產模式的革新。長遠來看，機載激光雷達技術具有更大的發展潛力，特別是數據處理算法以及軟件和系統的開發方面，還有許多發展空間。未來的發展方向將是多種高端技術的強強聯合，機載激光雷達測量系統、高端影像掃描系統以及GPS/INS系統的高效集成，將促使整個攝影測量領域飛速發展。