機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)及工程應(yīng)用實(shí)踐

前言

　　機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)作為一種先進(jìn)的測(cè)量手段，其快速采集高精度激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)和高分辨率數(shù)碼影像的特點(diǎn)，必將為建設(shè)工程行業(yè)帶來(lái)新的技術(shù)革命。廣西電力工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院作為激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的先行者，2005年率先引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)的三維激光雷達(dá)設(shè)備和技術(shù)，開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的輸電線路優(yōu)化選線軟件平臺(tái)（OnePLD），2006年5月，順利完成了羅平一百色Ⅱ回500kV線路工程機(jī)載激光雷達(dá)優(yōu)化選線項(xiàng)目，該項(xiàng)目系南方電網(wǎng)公司機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)推廣示范項(xiàng)目，成為國(guó)內(nèi)首家將激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)成功應(yīng)用于架空線路優(yōu)化選線的企業(yè)。　　與傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量?jī)?yōu)化選線技術(shù)相比較，機(jī)載激光雷達(dá)優(yōu)化選線具有明顯優(yōu)勢(shì)，如選線更加精確、更有利于實(shí)現(xiàn)終勘定位或施工過(guò)程中可能遇到的改線、優(yōu)化選線效率更高及更有利于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化電網(wǎng)，等等。近年來(lái)該團(tuán)隊(duì)先后開展了欽州一防城港500kV線路工程項(xiàng)目、大新一南寧500 kV線路工程項(xiàng)目、馬山一雷村和雷村一林村220 kV線路工程項(xiàng)目、北京超高壓500kV源霸線機(jī)載激光雷達(dá)電力巡線項(xiàng)目、海萬(wàn)輸電線路電力線相間激光掃描測(cè)距項(xiàng)目、廈門電力線路走廊資產(chǎn)管理項(xiàng)目等，為工程建設(shè)節(jié)省了大量的投資，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；培養(yǎng)了一批掌握機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)從航飛設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)生產(chǎn)和軟件開發(fā)應(yīng)用的優(yōu)秀專業(yè)技術(shù)人才，開展并形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的以機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)為核心的電網(wǎng)初選、優(yōu)化選線、排桿、數(shù)字化移交、電力巡線、三維線路資產(chǎn)管理和專業(yè)分析等電網(wǎng)全流程綜合解決方案，使該院在數(shù)字化電網(wǎng)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用處于國(guó)內(nèi)同行業(yè)領(lǐng)先地位?！　?shù)字城市是機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)的另外一大應(yīng)用領(lǐng)域，該團(tuán)隊(duì)已在南寧、昆明等城市成功進(jìn)行機(jī)載激光雷達(dá)航攝數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、三維建模及應(yīng)用等方面的實(shí)驗(yàn)和研究，充分發(fā)揮機(jī)栽激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，結(jié)合自主底層3D GIS軟件平臺(tái)開發(fā)技術(shù)，開發(fā)了LiDAR Studio系列數(shù)據(jù)處理、三維建模及應(yīng)用的軟件平臺(tái)和處理工具，并積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)用案例，為該技術(shù)的大規(guī)模推廣應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。

內(nèi)容概要

機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，為地理空間三維信息的獲取提供了全新的技術(shù)手段，這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)是繼全球定位系統(tǒng)(GPS)以來(lái)在遙感測(cè)繪領(lǐng)域的又一場(chǎng)技術(shù)革命。作者在多年從事機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量生產(chǎn)及應(yīng)用工作的基礎(chǔ)上，將理論研究與應(yīng)用實(shí)踐相結(jié)合，編寫完成本書。    全書共11章，第1章簡(jiǎn)要介紹機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)；第2章介紹機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量數(shù)據(jù)產(chǎn)品；第3章結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際對(duì)機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量生產(chǎn)作業(yè)流程進(jìn)行詳細(xì)介紹；第4章介紹機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量生產(chǎn)過(guò)程中如何進(jìn)行有效的質(zhì)量控制；第5章介紹與機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量相關(guān)的生產(chǎn)和應(yīng)用軟件；第6章～第10章分別介紹機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)在電網(wǎng)工程、城市三維建模、公路建設(shè)、建設(shè)工程及古跡保護(hù)等行業(yè)和領(lǐng)域中的應(yīng)用思路和應(yīng)用案例；第11章對(duì)地面激光掃描儀及其應(yīng)用進(jìn)行了介紹。    本書以務(wù)實(shí)為原則，內(nèi)容翔實(shí)而豐富，不僅可以作為測(cè)繪、規(guī)劃、電力、交通、水利、林業(yè)等行業(yè)生產(chǎn)作業(yè)和應(yīng)用開發(fā)人員的參考指導(dǎo)用書，亦可以作為各大專院校測(cè)繪相關(guān)專業(yè)學(xué)生及激光航測(cè)相關(guān)從業(yè)者的學(xué)習(xí)教材。

作者簡(jiǎn)介

　　徐祖艦，男，1973年7月出生于重慶江津。1997年畢業(yè)于西安礦業(yè)學(xué)院水工專業(yè)，現(xiàn)為河海大學(xué)商學(xué)院在職碩士。先后在重慶煤田地質(zhì)研究所計(jì)算中心、廣西桂能軟件公司和廣西桂能信息工程有限公司工作。多年來(lái)一直專業(yè)從事3S技術(shù)、激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)的研究、開發(fā)及行業(yè)應(yīng)用工作，著有《GIS入門與提高》及發(fā)表多篇論文。先后獲“廣西科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)”、“南寧市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)”和“中國(guó)南方電網(wǎng)公司科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)”各一項(xiàng)，20O7年榮獲廣西水利電力建設(shè)集團(tuán)有限公司第二屆十大杰出青年榮譽(yù)稱號(hào)?！　⊥踝陶?，男，1976年3月出生于廣西全州。1998年畢業(yè)于武漢測(cè)繪科技大學(xué)（現(xiàn)武漢大學(xué)）攝影測(cè)量與遙感專業(yè)。先后在廣西航空遙感測(cè)繪院、廣東漢佳信息技術(shù)有限公司、廣州騰盈計(jì)算機(jī)科技有限公司和廣西桂能信息工程有限公司工作。多年來(lái)一直從事航空攝影測(cè)量、地理信息系統(tǒng)、激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)的研究、生產(chǎn)技術(shù)管理及行業(yè)應(yīng)用工作。先后獲得“國(guó)家測(cè)繪局測(cè)繪科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)”、“國(guó)家測(cè)繪局測(cè)繪科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)”、“河北省科學(xué)技術(shù)三等獎(jiǎng)”、“中國(guó)南方電網(wǎng)公司科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)”各一項(xiàng)?！　￡?yáng)鋒，男，1977年7月出生于湖南省衡東縣。1996年至2003年就讀于浙江大學(xué)地球科學(xué)系，獲理學(xué)碩士學(xué)位，先后在正先數(shù)碼科技（深圳）有限公司、廣西桂能軟件有限公司和廣’西桂能信息工程有限公司工作。多年來(lái)一直從事空間信息化和激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用方面的軟件開發(fā)、項(xiàng)目實(shí)施、行業(yè)推廣工作。先后獲“廣西科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)”、“南寧市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)”、“中國(guó)南方電網(wǎng)公司科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)”，各一項(xiàng)，2007年獲得“南寧市高新區(qū)技術(shù)創(chuàng)新先進(jìn)個(gè)人獎(jiǎng)”、“南寧市先進(jìn)工作者稱號(hào)”。20O6年底開始作為底層框架的負(fù)責(zé)人參與“十一五”863目標(biāo)導(dǎo)向類項(xiàng)目“機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理軟件平臺(tái)”項(xiàng)目工作。

書籍目錄

第1章  機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量基礎(chǔ)  §1.1  激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)簡(jiǎn)介  §1.2  機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量與航空攝影測(cè)量  §1.3  國(guó)外機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)發(fā)展概況  §1.4  國(guó)外機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)廠家概況  §1.5  國(guó)內(nèi)機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)概況  §1.6  機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)飛行搭載平臺(tái)  §1.7  機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域第2章  機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量數(shù)據(jù)產(chǎn)品  §2.1  激光點(diǎn)云  §2.2  數(shù)碼航空影像  §2.3  波形文件  §2.4  數(shù)字高程模型（DEM）  §2.5  數(shù)字地表模型（DSM）  §2.6  數(shù)字正射影像（DOM）  §2.7  三維電子沙盤  §2.8  可量測(cè)斜片影像  §2.9  建筑物三維模型第3章  機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量作業(yè)生產(chǎn)流程  §3.1  生產(chǎn)流程概述  §3.2  航攝準(zhǔn)備  §3.3  航攝數(shù)據(jù)采集  §3.4  激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理  §3.5  建筑物三維建模  §3.6  電力巡線激光數(shù)據(jù)處理作業(yè)第4章  機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量生產(chǎn)質(zhì)量控制與評(píng)價(jià)  §4.1  質(zhì)量管理概述  §4.2  機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量主要誤差概述  §4.3  激光航攝數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量控制與評(píng)價(jià)  §4.4  數(shù)據(jù)前處理質(zhì)量控制與評(píng)價(jià)  §4.5  數(shù)據(jù)后處理質(zhì)量控制與評(píng)價(jià)  §4.6  最終產(chǎn)品的質(zhì)量控制與評(píng)價(jià)第5章  機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量相關(guān)軟件介紹  §5.1  軟件概述  §5.2  航攝設(shè)計(jì)控制軟件  §5.3  數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件  §5.4  數(shù)據(jù)后處理軟件  §5.5  激光數(shù)據(jù)處理一體化軟件  §5.6  激光雷達(dá)數(shù)據(jù)應(yīng)用軟件  §5.7  激光雷達(dá)數(shù)據(jù)免費(fèi)瀏覽工具軟件第6章  激光雷達(dá)與電網(wǎng)工程  §6.1  數(shù)字電網(wǎng)工程內(nèi)涵  §6.2  激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)在電網(wǎng)工程中的總體應(yīng)用思路  §6.3  基于激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)的輸電線路優(yōu)化設(shè)計(jì)  §6.4  輸電線路勘測(cè)設(shè)計(jì)成果數(shù)字化移交  §6.5  基于激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)的輸電線路巡線  §6.6  基于激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)的電力線距離精細(xì)量測(cè)  §6.7  輸電線路三維可視化管理  §6.8  激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)在輸電線路維護(hù)管理中的其他應(yīng)用  §6.9  數(shù)字化變電站  §6.10  羅平-百色Ⅱ回500kV線路工程激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)路徑優(yōu)化設(shè)計(jì)第7章  激光雷達(dá)技術(shù)與城市三維建模  §7.1  數(shù)字城市背景  §7.2  中國(guó)數(shù)字城市發(fā)展現(xiàn)狀  §7.3  城市三維建模技術(shù)介紹  §7.4  基于激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)的昆明市城區(qū)“數(shù)字城市”空間數(shù)據(jù)采集項(xiàng)目  §7.5  城市三維應(yīng)用探討第8章  激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)與公路測(cè)設(shè)  §8.1  現(xiàn)狀分析  §8.2  公路測(cè)設(shè)簡(jiǎn)述  §8.3  激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)在公路測(cè)設(shè)中的應(yīng)用思路  §8.4  基于激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)的公路測(cè)設(shè)輔助軟件功能  §8.5  激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)在公路領(lǐng)域的其他應(yīng)用  §8.6  公路后期運(yùn)營(yíng)管理  §8.7  激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)在鐵路測(cè)設(shè)中的應(yīng)用  §8.8  江西贛大高速公路激光雷達(dá)測(cè)量項(xiàng)目第9章  激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)與建設(shè)工程  §9.1  技術(shù)背景  §9.2  數(shù)字化建設(shè)工程的概念  §9.3  數(shù)字化建設(shè)工程的特點(diǎn)  §9.4  數(shù)字化建設(shè)工程的建設(shè)目標(biāo)  §9.5  激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)在建設(shè)工程中的應(yīng)用  §9.6  激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)在陽(yáng)江核電站建設(shè)工程中的應(yīng)用第10章  激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)與文物古跡保護(hù)  §10.1  文物古跡保護(hù)的意義  §10.2  文物古跡的保護(hù)措施  §10.3  文物古跡數(shù)字化  §10.4  激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)與文物古跡保護(hù)  §10.5  基于激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)的古建筑三維建模與結(jié)構(gòu)分析  §10.6  成都金沙遺址三維激光掃描項(xiàng)目  §10.7  山海關(guān)長(zhǎng)城保護(hù)維修激光測(cè)繪項(xiàng)目第11章  地面三維激光掃描儀及應(yīng)用  §11.1  地面激光掃描儀概述  §11.2  地面激光掃描儀的工作原理  §11.3  地面激光掃描儀產(chǎn)品介紹  §11.4  地面激光掃描儀的操作流程  §11.5  地面激光掃描儀應(yīng)用介紹附錄：激光航攝項(xiàng)目生產(chǎn)質(zhì)量控制樣表  一、激光航攝記錄單  二、激光航攝數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查表  三、激光航攝檢查報(bào)告  四、IMU／DGPS輔助航攝飛行數(shù)據(jù)預(yù)處理結(jié)果分析表  五、產(chǎn)品檢查記錄表  六、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)精度報(bào)告  七、檢測(cè)數(shù)據(jù)匯總  八、數(shù)字正射影像（DOM）質(zhì)量檢查表  九、數(shù)字高程模型（DEM）質(zhì)量檢查表  十、激光點(diǎn)云分類質(zhì)量檢查表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量基礎(chǔ)　　§1.1　激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)簡(jiǎn)介　　激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)（Light Detection And Ranging，LiDAR）源自1970年美國(guó)航天局（NASA）的研發(fā)。因全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）及慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（Inertial Navigation System，INS）的發(fā)展，使精確的即時(shí)定位及姿態(tài)確定成為可能。德國(guó)Stuttgart大學(xué)于1988-1993年間將激光雷達(dá)技術(shù)與即時(shí)定位定姿系統(tǒng)結(jié)合，形成空（機(jī)）載激光雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)（Ackermann-19）。之后，空（機(jī)）載激光雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)隨即發(fā)展相當(dāng)快速，從1995年開始商業(yè)化。從1998年起，以每年25％的速度遞增（Flood M，2001），截至2001年7月，全球有75個(gè)商業(yè)組織使用69種類似的系統(tǒng)。研發(fā)空（機(jī)）載激光雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)的原始目的是觀測(cè)多重反射（Multiple Echoes）的觀測(cè)值，測(cè)出地表及樹頂?shù)母叨饶Ｐ?。由于其具有高度自?dòng)化及精確的觀測(cè)能力，空（機(jī)）載激光雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)演變?yōu)镈TM的主要生產(chǎn)工具?！　∪S激光測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，為空間三維信息的獲取與空間信息數(shù)字化發(fā)展提供了全新的技術(shù)手段。由于激光具有單色性、方向性、相干性和高亮度等特性，將其引入測(cè)量裝置中，在精度、速度和易操作性等方面均表現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用引發(fā)了現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的一場(chǎng)革命，引起相關(guān)行業(yè)學(xué)者的廣泛關(guān)注，許多高新科技公司、研究機(jī)構(gòu)將研究方向和重點(diǎn)放在激光測(cè)量裝置的研究中。隨著激光技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用需求的推動(dòng)，激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)也逐步由點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的激光測(cè)距裝置發(fā)展到采用非接觸主動(dòng)測(cè)量方式快速獲取物體表面大量采樣點(diǎn)三維空間坐標(biāo)的三維激光掃描測(cè)量技術(shù)。隨著三維激光掃描測(cè)量裝置在精度、速度、易操作性、輕便、抗干擾能力等性能方面的提升及價(jià)格方面的逐步下降，20世紀(jì)90年代開始，這項(xiàng)技術(shù)在測(cè)繪領(lǐng)域成為研究的熱點(diǎn)，掃描對(duì)象不斷擴(kuò)大，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，逐步成為快速獲取空間實(shí)體三維模型的主要方式之一，許多公司都推出了不同類型的三維激光掃描測(cè)量系統(tǒng)。在國(guó)外，20世紀(jì)90年代中后期，三維激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)已形成了頗具規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。　　三維激光掃描測(cè)量技術(shù)克服了傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的局限性，采用非接觸主動(dòng)測(cè)量方式直接獲取高精度三維數(shù)據(jù)，能夠?qū)θ我馕矬w進(jìn)行掃描，且沒有白天和黑夜的限制，快速將現(xiàn)實(shí)世界的信息轉(zhuǎn)換成可以處理的數(shù)據(jù)。這項(xiàng)技術(shù)具有掃描速度快、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、精度高、主動(dòng)性強(qiáng)、全數(shù)字特征等特點(diǎn)，可以極大地降低成本，節(jié)約時(shí)間，而且使用方便，這項(xiàng)技術(shù)輸出格式可以直接與CAD、三維動(dòng)畫等工具軟件接口。

圖書封面

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

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