激光lidar数据应用到底有哪些，你知道吗？

机载激光雷达是一种主动式对地观测系统，它集成激光测距技术、计算机技术、惯性测量单元(IMU) /DGPS差分定位技术于一体，该技术在三维空间信息的实时获取方面产生了重大突破，为获取高时空分辨率地球空间信息提供了一种全新的技术手段在大多数情况下，它们都可用于多种应用：提取地球表面的形状和高度差异，模拟水流或大规模运动（滑坡或雪崩），工程和基础设施设计，地貌和自然地理，重力测量，可视化传统地图中的地球表面，3D地图和模型，3D飞行计划和飞行模拟，视线分析，噪声建模，信号强度建模，精确农业和林业，洪水分析，智能交通系统（ITS）和高级驾驶员辅助系统等等。

激光雷达工作原理：

向目标发射探 测信号（激光束），然后将接收到的从目标反射回来的信号（目标回波）与发射信号进行比较处理后，获得目标的相关信息。LIDAR是一种集激光、全球定位系统（GPS）和惯性导般系统（INS）三种技术于一身的系统，可以高度准确地定位激光束打在物体上的光斑，从而获取目标点位的位置、高程及其他信息。

激光雷达技术特点：

1、全天候作业、主动遥感、不依赖可见光；

2、精度好且一致性高，直接测量、毫米级误差；

3、穿透力强，层次细节丰富；

4、生产效率高，直接获取目标三维信息。

激光lidar数据的应用

数字高程模型及等高线

利用获取的激光点云，通过去除部分噪声点并进行栅格化，可以快速生成高质量的数字表面模型（DSM）。同时，如利用自动化方法结合人工编辑对激光点云进行进一步的滤波操作，滤除其中的非地面点并进行栅格化，可以得到高质量的数字地形模（DEM）。

等高线生产

等高线是在地图上描绘高程差异的传统且熟悉的方式。LiDAR产生一个点云，代表地面和上面的物体。首先要在美观程度上改变人们对等高线的看法，因为LiDAR 点云数据精度较高，以此生产的等高线能较好地反映出微地貌特征，但同时也会伴随产生等高线的抖动和比较多的气泡，与传统方式采集的等高线相比，在圆滑度和美观程度上就处于弱势。但实际上这正是其对地形的真实反映，是点云数据精度高的体现，所以我们要在一定程度上降低对圆滑度和美观程度的要求，既要美观，又要保证精度，这样才不失使用点云数据的意义。

数学与制图等高线

体积计算

机载激光雷达系统获取的高精度激光点云和地形三维模型，可以为勘察设计提供断面量测、坡度坡向量测、土方填挖量等信息，大大减少工程勘察设计中的外业工作量，缩短工作周期。

计划挖掘的数量计算

公路和道路测量

安装在汽车上的移动式LiDAR扫描仪或在直升机上操作的机载扫描仪可以提供密集的点云，可以非常准确地描绘高速公路，以及其周围环境和路面情况。使用同时拍摄的照片和使用GPS测量的控制点可提高准确度，并有助于补偿由高层建筑物和树木引起的GPS信号间隙。

路面的3D点云和道路环境支持与道路状况相关的监控任务。这可能包括：

· 路面损坏，如车辙，裂缝，坑洼等

· 道路横断面参数的计算

· 表面超高

· 路面上的水流

· 油漆标记的形状和状况

· 检测较长的凹陷

· 生成道路设计任务的道路对齐几何

· 与停止和超越距离的规定有关的视线分析

· 桥梁，架空电线和隧道下的间隙区域

· 沿路危险物体检测

· 检测道路设施物体，如交通标志，电线杆，公交车站，防撞栏，隔音墙等。

路面损坏

道路视线分析

道路净空

路面水流分析

道路边坡，道路与设计界面

铁路和电车测量

移动式LiDAR传感器可以安装在铁路发动机、有轨车或有轨电车上的传感器平台快速获取铁路或有轨电车基础设施上的地理参考3D空间数据，由此产生的点云满足高精度要求，并提供轨道，架空电线，平台，桥梁，隧道屋顶和其他周围结构的详细和准确的空间信息。从铁路环境的点云衍生的信息可以包括:

从铁路环境的点云衍生的信息可以包括：

· 导轨和架空电线的位置

· 为设计任务推导铁路对齐几何

· 视线分析

· 在指定的净空断面内检测物体

· 沿铁路发现危险物体

· 检测铁路附属设施，如枕木，开关，标志，电线杆，塔架，隔音墙等

电车轨道和电线检测

净空

一条铁路的着色点云

电力线管理（选线、巡线）

电力线走廊通常位于不易进入的区域，因此走廊可能难以勘测。从低空机载平台操作的LiDAR系统即使在最崎岖的地形上也可以快速，经济地进入和测量，并且不会使人处于危险之中。它提供沿电力线走廊的电线，结构，植被和地面的准确位置信息。

标注危险物体

危险物体检测

电力线与道路净空

管道走廊规划与维护

在规划天然气和石油管道的路线时，地面的形状，附近的建筑物和其他结构，人口以及对环境的影须考虑的一些事项。LiDAR提供了一种快速收集信息的方法，用于获取计划管道的走廊的完整图像，以及监测和维护现有管道走廊。

机载激光扫描是一种经济有效的方法，用于生成管道区域的地理参考3D点云。

隧道扫描

地下条件不是最适合进行测量的：它可能是黑暗，潮湿和多尘。在主动施工期间不能进行测量，但另一方面，工作不能长时间停止进行测量。然而，在构建新的地下空间或维护旧的地下空间时，有许多应用需要准确的隧道精确尺寸信息：必须监测喷涂在岩石表面的水泥表面层的厚度，需要评估结构的不连续性并记录，岩体和表面分析，变形和渗漏必须密切关注，并且需要监测施工质量。

地面静态或移动激光扫描为这些任务提供最快，最安全和最准确的数据收集方式。LiDAR不需要外部光线，设备足够坚固，可以应对地下条件。静态扫描仪是便携式的，移动扫描仪可以安装在汽车或火车或其他车辆上。它们可以高速生成密集的3D点云。即使在相当长的GPS停机期间，现代定位系统也能提供准确可靠的定位。可以使用移动扫描仪对铁路或高速公路隧道进行测量，而不会中断交通流量或在交通中间将人员置于危险之中。

矿山测量

由于矿山地形复杂，采用全站仪和GPS等传统的测量手段进行高精度测绘工作往往费时费力。特别随着数字矿山概念的提出，矿山管理对空间三维信息的需求也显得更加迫切，三维可视化的管理模式已经成为数字矿山的主要内容之一，而目前常规的测量方式所获取的数据很难满足三维数字矿山的需要。近年来快速发展的三维激光扫描技术为解决复杂的矿山地形测量和数字矿山建设提供了新的技术手段。三维激光扫描技术具有高分辨率、高采样率以及非接触测量的优势，非常适合用于获取矿山的复杂表面和高危区域的空间三维信息。

森林调查

森林的机载LiDAR点云可用于估计森林的特征，例如树木的平均高度，树冠密度，生物量，林分体积和植被覆盖度。采用具有较小的激光束的扫描系统和完整的波形功能，以及可能用于生成支持数据的附加传感器（例如真彩色或红外图像），可以确定更多的信息，如高度，树冠直径，和物种。

衍生数据可用于监测森林生长，风暴或火灾造成的损害，树木采伐以及估计采伐时树木的财务价值。具体信息支持森林管理，以提高木材质量，减少浪费，增加利润和保持环境质量。有关森林树冠密度和生物量的信息进一步有助于估算森林火灾蔓延，从而支持消防员的工作和疏散任务。

3D城市模型

3D城市模型有许多应用：城市规划，建筑，市政资产管理，安全和防御，紧急疏散计划，事故和灾难风险评估，定位服务，信息服务，虚拟现实，商业视觉效果和广告，电信，可视化，飞越动画，等等。

噪声传播分析

环境噪声是影响一个地区所有居民的一种污染形式。最关键的是机场，铁路，高速公路，主要道路交叉口，工业区，海港和类似地点。2002年，欧盟建立了环境噪声法案，以确定噪声污染水平并采取措施降低噪音。实施噪声法案的一个步骤是创建和发布噪声地图。计算噪声的传播并因此确定特定区域中的噪声水平的扩展需要数字地形模型（DTM）以及影响噪声传播的对象模型。

机载激光扫描是收集大面积3D数据的最快且最具成本效益的方法。激光扫描创建一个点云，描绘地面及其上的所有物体。

地质灾害应急与评估

LiDAR适用于测量多种物体，同样适用于检测自然或人为变化。将在不同时间点扫描的点云相互比较以发现它们之间的显着差异。

机载激光扫描是最快且可能是唯一的测量方法，能够收集遭受自然灾害或其他灾害的区域的3D数据，从而为事故发生后不久的损伤分析提供依据。

洪水分析

新的欧盟洪水指令要求在2015年之前，如果海平面上升，河流泛滥或大雨暴雨，所有成员国都要绘制有洪水风险的区域。该指令指示各国制定洪水风险图并采取适当措施降低人身安全、环境、基础设施和财产遭受洪水破坏的风险。这需要这些区域的准确的高程模型，以确定在不同水位哪些区域容易发生洪水。机载激光雷达是从大区域捕获数据并生成精确地形模型的方法。安装在船上的移动扫描系统也已经过测试，用于扫描河岸和附近区域。

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