雷达技术的优缺点

机载激光雷达是一门年轻的技术,从研究发展实现商业化到现在也不过十几年时间,但是Lidar设备与传统的摄影测量系统相比,在某些领域有先天的领先优势,使得该项技术具有强大的生命力和良好的发展前景。但是其自身系统也有一些不足,需要更深入的研究和探索。

1、生产数据

机载激光雷达特别适合于获取DSM,通过对获取的三维激光点云数据进行去除噪声和滤波处理,可以直接得到测量区域的数字产品DSM和DEM。相比较传统摄影测量用立体影像匹配生成DSM的方式,Lidar系统无论在速度和精度上都有很高的保证,是获取这种数据最好的手段之一,尤其是在一些紧急生产任务和高精度数据要求下,Lidar可以说是最佳的选择。不过目前对于Lidar原始数据滤波生产DEM数据算法还不是特别完善,无法达到全自动化的程度,需要一些人工干预工作,这也是其未来研究的一个重要课题。

2、精度分析

机载激光雷达同摄影测量相比,所受的误差影响因素更多,理论推导误差传播模型更为复杂,数学公式难以建立。对摄影测量来讲,平面和高程相互独立,能分开加以考虑。Lidar获得高程精度要优于平面精度,而摄影测量获得平面精度要高于高程精度。

3、地物识别及分类

由于Lidar系统只是点的三维空间信息,缺少点与点的邻域信息,点的排列呈现严重的不规则性,同摄影测量获得的影像光谱信息相比,其在地物识别分类上有较大的弱势,不仅分析困难,而且精度往往也不高。而影像处理的成熟算法已经发展很长时间,其处理工艺更加成熟,在地物识别上往往具有较好的结果。

4、成本

Lidar 系统设备非常昂贵,由于整合了IMU、GPS、成像装置和激光扫描仪等设备,一套一般需要几十万美元甚至上百万美元。而且,由于国外IMU出口等因素的限制,国内很难买到高精度的IMU,这从客观上也影响了Lidar系统的成本。
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5、总结

当然就将来的发展而言,机载激光雷达技术具有更大的发展潜力,随着激光技术的进一步发展,将促进机载激光雷达技术的革新,譬如星载激光对地观测,包括军事方面的运用,这要求提高激光的测距和成像能力。新的Lidar系统还要能记录激光回波信号的特性以大大提高机载激光雷达物体分类和识别的能力,同时其后期的数据处理算法还需要不断的完善和改进。目前乃至将来一段时间,机载激光雷达和摄影测量将并存,相互补充,相互竞争,部分作业将由机载激光雷达取代摄影测量。未来的发展方向是多种传感器的高度集成,多源数据的融合处理,从而提高数据分类和物体识别的能力。

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