张秀英

摘 要：机载激光雷达系统（Light Detection And Ranging，简称LIDAR） 集成了激光扫描仪、全球定位系统（GPS）、高精度惯导系统（IMU）、数码相机，具有同时采集三维地形数据和数字影像的能力。本文以北京市密云县1∶500比例尺地形测量为例，详细介绍了LIDAR的基本原理、地面三维数据的获取和处理方法，以及数据成果的检测。

关键词：LIDAR POS GPS IMU DTM DSM

中图分类号：P237 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（b）-0030-02

机载激光雷达系统（Light Detection And Ranging，简称LIDAR），也叫机载激光雷达，是一种安装在飞机上的机载激光探测和测距系统，它集成了激光扫描仪、差分GPS系统、IMU（Inertial Measurement Unit，惯性量测单元，用以量测飞机平台的飞行姿态）、数码相机。在动态载波相位差分GPS系统和IMU的支持下，激光扫描系统通过激光扫描器和距离传感器，经由微计算机对测量资料进行内部处理，显示或存储、输出距离和角度等资料，并与距离传感器获取的数据相匹配，经过相应软件进行一系列处理来获取被测目标的表面形态和三维坐标数据，从而进行各种量算或建立立体模型。

在过去10年，机载LIDAR作为精确、快速的获取地面三维数据的工具已经得到广泛的认同。至2004年全球已经有超过30类不同型号的激光扫描系统投放市场。加拿大Optech公司生产的ALTM和SHOALS、美国Leica公司的ALS50、瑞典的TopoEye AB公司生产的TopEye、德国IGI公司的LiteMapper、法国Toposys公司的FalconⅡ等是当前较成熟的商业系统。本文以北京市密云县1：500比例尺地形测量为例，主要介绍机载LIDAR基本原理、地面三维数据的获取和处理方法，以及数据的应用。

1 LIDAR数据获取的基本原理

当机载LIDAR航摄飞行时，激光扫描仪发射、接收激光束，对地面进行线状扫描，与此同时，动态GPS系统确定传感器的空间位置（经纬度），IMU测量飞机的实时姿态数据，即滚动、仰俯和航偏角。……