機載LiDAR技術在礦山地形圖測繪中的應用

劉 聲

（廣東省有色地質測繪院，廣東 廣州 510000）

目前，國內機載LiDAR技術因為精度問題主要是運用在中小基本比例尺地形圖，在大比例尺成圖方面應用不多。本文以某項目1：2000測圖為例，研究機載LiDAR技術在大比例尺地形圖方面的實際應用。本項目位于青云山脈西南端，屬低山丘陵地帶[1]。地勢東南高，西北低，水源充足，土地肥沃，屬南亞熱帶季風氣候。面積約為26平方公里，其中70%的面積是丘陵，交通較為便利。采用機載雷達掃描技術，運用國內外專業航飛設備[2]。

1 技術流程

（1）點云分類。針對激光點云數據采集過程中，受到建筑、植被覆蓋等方面影響，分析出不同類型地物把點云分類成地面點和非地面點。本項目采用了芬蘭TerraSolid軟件進行點云分類。

（2）高程點提取。從機載LiDAR點云分類出的地面點中提取等高線特征點，根據特征點構建TIN，建立DEM。高程注記點選在明顯地物點和地形特征點上，等高線線條自然圓滑，圖內等高線遇居民地、道路等地物要斷開[3]。

（3）DOM制作。利用Orthovister對獲取的影像數據進行拼接、勻色、分幅，制作最終的DOM。制作完成后檢查正射影像中是否有黑洞，是否有影像變形，是否有影像缺失；影像拼接處是否存在錯位，是否有拼接縫；影像整體色彩應均衡；圖幅結合表須無錯誤，無細縫；無存在其他缺陷。

（4）DLG制作。與傳統的RTK、全站儀采集數據不同，基于機載LiDAR技術制作DLG是基于DOM及分類后的地面點。等高線根據提取的高程點生成；高程注記點利用已有高程點抽稀，其他地形要素利用DOM進行數字化采集。根據調繪、補測數據再次回到內業，對數據進行全面整理和編輯，最后生成符合規范的DLG。

2 機載LiDAR技術

（1）航線設計。測區航飛計劃從效率、經濟的原則出發，綜合考慮儀器設備的指標；測區的地形、地勢；紅線范圍形狀對飛機航高、航向重疊度、旁向重疊度和航行協調等一系列要素進行設計[4]。項目航飛各數據、圖如下。

圖1 航帶設計示意圖

（2）地面參考站布設。本項目在測區范圍內間距5KM架設2個基站。地面參考站采用天寶雙頻接收機，采樣間隔為1 s。基站位置的要求和靜態測量的方法基本一致。基站要在LIDAR系統正式啟動前的30分鐘開始采集，系統關閉后要多觀測30分鐘。

（3）參考面測量。根據項目情況初步選擇平面參考面及高程參考面見下圖2所示。

圖2 參考面初步預估選址圖

（4）控制點測量。本項目共布設20個控制點，均勻分布在測區范圍內，平均間距約2km，提供給甲方后期工程使用。

（5）航空攝影。激光掃描測量前確保各個部位正常。飛完后檢查數據是否有漏飛、導航數據缺失、影像質量不佳等情況，確保后續數據結算成功。

（6）數據解算。

3 外業調繪與修、補測

根據內業所成線劃圖，采用實地補測、調繪的方法，在野外對航測內業成圖進行全面實地檢查、修測、補測，完成地形圖各要素的外業調查和內業注記等工作。調繪步驟分先巡檢、調查注記后補測進行，補測應利用儀器在實地進行地形碎部測量和地物測量。

4 精度分析

本項目按1：2000標準分幅共有26幅，抽查5幅。其中，道路邊線、溝渠等易用RTK測量的地形采用RTK測量的方法進行，對房角等不易用RTK測量的地方利用全站儀測量；高程精度檢測全部采用RTK測量方法進行；再與制作的DLG進行對比。

精度統計如表1所示。從表1可知，實測平面檢查點247個，地物點平面位置中誤差均小于限差1.6m；實測高程檢查點239個，高程中誤差均小于限差1.33m。這些點均勻分布在5個圖幅中，復核檢查規范，因此可以認定達到1：2 000比例尺的成果精度要求。

表1 精度統計

5 結語

通過利用機載LiDAR系統對森林覆蓋率比較高的地方進行地形圖測繪項目成果精度分析可知，LiDAR技術是一種快速、高效、全新的數據獲取方法。說明了機載激光雷達系統在測繪領域中可以有更廣泛的應用，其能夠改變傳統的數據獲取方式，大大提升作業效率及生產效率。本項目是機載雷達掃描技術在大比例尺測圖中的成功嘗試。隨著機載LiDAR技術越來越先進，其應用將會越來越廣泛。