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摘
LiDAR技术产品的应用与展望
吴玉忧1王敬华2
科技论坛
（1、吉林省水利水电勘测设计研究院，吉林长泰1300122、吉林省地矿测绘院，吉林长春130062）
要：商要介绍了机载LiDAR技术及其产品DOM和DEM。重点介绍了高精度数宇地面模型DEM产品的应用和发展前录。该系统
具有自动化程度高、受天气影响小、数据生产周期短、精度高等技术特点，它必将在水利工程上发挥更大的作用。
关键词：LiDAR技术；DEM;DOM；应用；展望 1LIDAR技术
1.1 简介。机载 LiDAR(Light Laser Detection and Ranging)是激光探测及测距系统的简称。机载激光雷达是利用在飞机上的机载激光探测和测距系统，实现快速获取高精度数字地面模型和地面物体三维尘标的空间信息获取技术。它集成了GPS、IMU、激光扫描仪、数码相机等光谱成像设备。具有自动化程度高，受天气影响小，获取数据周期短，精度高等特点，其有传统摄影测量和地面常规测量技术无法取代的优越性，因此引起了测绘界的浓厚兴趣。利用LiDAR技术有可能为测绘行业带来一场新的技术革命。1.2系统组成。机载LDAR系统主要包括： a.动态差分GPS接收机用于确定扫描投影中心的空间位置；h要态测量装置(MU)，用于测量扫描装置主光轴的空间姿态参数;e.激光扫描测距系统，用于测量传感器到地面点的距离；d一套成像装置(现在主要是数码相机），用于获取对应地面的数码影像，用于制作正射影像目
2LIDAR技术在灌区（蒲溉网设计)上的应用
某灌区位于吉林省西部，地处松嫩平原，灌溉面积为301万亩，引用松花江水进行灌溉，它是吉林省增产百亿斤商品粮能力建设的重点亡程。为了满足该区建设的高要，我院承担了该灌区的1:5000地形图的制图任务。由于时间紧，任务急用常规测量方法难以完成。根据测区地形、地锐和植被情况并考思到机载激光扫描测高传感器发射的激光脉冲能一定程度地穿透植被叶冠的遮挡，直接获取真实地面的高精度三维地形信息，其有传统摄影测量方法无法取代的优越性，引起了测绘界浓厚的兴趣，有可能给测绘领域带来一场新的技术革命"，我们最终采用机载LiDAR航空摄影测量以及全内业后期数据处理的作业方法。我们生产了DEM和DOM产品及1:5000的线划地形图(DLG)，最终能够快速、高效、精确地获取数据成果与此次新技术的应用是分不开的，很好地满足了生产建设的要求。
3LiDAR技术在水利工程其它方面上的应用及展望
机载激光雷达(Airbome Light Detection and Ranging)作为一种主动的新型测量技术，能够快速获取大范围高精度的空间地理信息，得到了广泛的应用。前面叙述了在灌溉网渠系设计中的应用，下面主要讨论在水利工程其它阶段中的应用
3.1在防洪中的应用。洪水是世界上最严重的自然灾害之一，每年给国家和人民群众带来巨大的经济损失，汛期防洪工作是水利部门重点工作之一。水利部门在防洪排涝工作的统一指挥，统一调度，细化防洪排涝预案，落实应急管理和抢险措施，就显得尤为重要。由于LiDAR 数据构成的三角网高程值可用某一额色赋值滨染，水利部门可按某一高程值预设一额色值渡染，即可直观看出水位海没的范围，又可测出水位到一高程时水位滤没的区域面积以及其危害程度。利用此成果能为水利部门进行防洪减灾提供一定的决策依据。此外水利部门利用此成果还可以进行有效的水利工程设计，进行河流监控与治理和水灾防治与保险。3.2在水库库容计算及坝址选择中的应用。库容曲线是一项必不可少的其本资料，根据它可得知水库蓄水量和进行水量平衡计算，以便进行水库优化调度，使水库保持合理的防洪库容和兴利库容。由此可知，水利库客是水库优化调度的重要参数，它的精度直接影响到水库的防洪安全及发电、灌溉等经济效益。传统计算库容方法中由于受到测
量手段和计算方法的限制，
通常只依据地形图上的等高线和野外实测
的横断面计算库容，所以计算精度较低。而用机载LDAR系统可以获取很密的三维点云数据（点间距3~5米）进而可获得高精度的地面数字模型DEM，而基于DEM分析技术的应用的新方法，在计算效率，精度上会有较大的提高，给定一个水位高程，就能计算库容结果。在勘测设计阶段，设计人员利用上述的DEM成果可以方便地进行库容的计算和坝址方案（计算土、石工程量)的比选，满是工程需要和效益最大化，从
而进行合理工程设计。3.3土地平整上的应用。在节水谨溉技术中，为了提高节水效率，保证灌溉质量，同时为合理灌排，改良土壤，保持肥力，提高生产率和机械效率，需要对区土地平整，通常是将田块平整为沿某一方向水平，沿另一方向具有一定的坡度的条田。在土地平整规划设计工作中，平面区域的选择受人为判断的影响较大，使得平整区域的大小和工程量不够客观，利用LiDAR技术制成的高精度DEM成果，综合坡度信息，在土地平整工作中，合理划定平整范围，确定农田水利渠道布局，土、石方量计算、调配和平衡以及优化设计方案提供一种新的技术手段。3.4水库滑坡体中的应用。滑坡其危害及影响程度仅次于地震，
成为人类社会
广产泛漕遇，要害的自主支
。水库
滑坡是与水库建设，运行水位经常大幅度上下变动密切相关的。在滑
坡调查特别是水库
滑坡大面积，大范围普查应用中，航空摄影测量可以
说是一种有效方法，
区著破盖地表的真实地形
全面、直观、经济、应用方便。
。但水库经常建设在
常规摄影测量难以消除植被的影响，无法获取
重制约了滑坡识别应用能力。
与其它遥感技术
相比，机载LiDAR
系统的激光雷达具有一定的植被穿透能力，获取比
室
信息对滑坡研究面
具有非常重要的意义
同时利用多期机载激光雷达数据进行滑坡动态监测，可以掌握一定时
间段内滑坡体
形趋势和特征，并精确测量变形量。35洪灾评估。洪
水灾害评估是防洪决策的重要组成部分，为防洪调度方案制定，防灾减
灭错施选择常提供低据
分为灾前评估、灾中评估和灾后调查评估。在
评估过程中需要使用洪水演进模型以及洪水发生后可能造成的受湾区域，都是通过地形分析和高精度的数学地面模型DEM处理实现的。用 DEM与计算洪水水面叠加(或洪水水量)确定洪水滤没范围及水深分布。没水深是评估洪灾程度的一个重要指标，要计算水深也需要高精度的DEM。此外用高分率DEM结合GIS技术计算机技术以及三维可视化技术用三维虚拟环境方式模拟出洪水净没范围，为洪灾预测和读估提供重要依据。LiDAR技术能提供评估所需的正射影像图DOM和高精度数字地面模型DEM。
4结论与建议
上面论述了LDAR技术的先进性及其在水利工程各方面上的应用并对其应用方向做出了展望。虽然机载LiDAR有比较成熟的商业系统，激光测距在裸露地表精度最高，对离散性植被和稀疏型植被影响也较小，但对密集型植被其有很大的影响，虽然激光点具有一定的穿透力，但不能完全穿透树林到达地面，今后应加强这方面的研究工作；另方面应加强配套软件研发，使LDAR技术更好地服务于各项水利工作；最后建议行政主管部门收集和定期发布LiDAR数据情况，减少重复测量，提高经济效益。
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作者简介：吴五忧(1967-)，男，高级工程师，辽宁逻中人，主要从事工程测量和质量检查工作。