徕卡激光雷达技术在铁路全生命周期中的应用

为了将激光雷达技术应用到铁路全生命周期中,充分发挥激光雷达技术的优势,本文以徕卡公司相关激光雷达产品为例,系统分析了不同类型的激光雷达的特点和铁路工程不同阶段的测量要求,总结了激光技术在铁路全生命周期中的应用方法。通过典型工程应用分析表明,激光雷达技术可显著提高铁路工程测量的效率和质量,具有良好的应用前景。     

双通道三维成像激光雷达技术研究

激光雷达作为一种三维测量系统,通过采集的激光测量点(点云)对测量区域实现三维测量覆盖。由于三维测量覆盖的网格密度受测距范围、激光发射频率、扫描角度和扫描频率等因素限制,单通道激光扫描难以完成高网格密度三维点云数据采集。为探索提高激光雷达扫描点云网格密度的有效途径,本文建立了激光雷达双通道扫描系统模型,分析了该模型的双通道三维测量的实现机理,设计了双通道机载激光雷达扫描演示系统。通过对比目标地物的实际扫描试验结果,验证了双通道激光雷达扫描仪的系统可行性和获得更高分辨率、更完整测量区域表面三维点云的能力。     

驶入激光雷达发展快车道——访北京北科天绘科技有限公司联合创始人、CEO张智武

<正>无论是新型基础建设试点项目,还是实景三维中国建设,从近年来项目进展、成果和已评审通过的技术路线来看,激光雷达系统已经成为两大热点项目中必不可少的采集手段和数据源。而在自动驾驶的赛道,从2021年开始,随着华为、大疆等企业纷纷亮相搭载激光雷达的自动驾驶技术,一时间,激光雷达在汽车上的量产应用再次受到广泛关注。作为国内唯一一家同时专注于无人驾驶导航型激光雷达和测绘类激光雷达两个赛道研究和生产的公司,发展近20年来,北京北科天绘科技有限公司(以下简称“北科天绘”)在逐鹿激光雷达市场上可谓是遇上了最好的时期,不断探索和实践的战略布局颇见成效。     

低矮植被的无人机激光雷达测高精度分析

针对无人机激光雷达估测低矮植被高度的精度大小,本文以3m以下低矮树木为研究对象,通过数值模拟方法得到不同航高、不同扫描角情况下激光脚点坐标和点云估测单一树木高度的最大测量误差值;对比实测树高,分析了激光点云估测树高的精度。结果表明,在航高为30m、扫描范围为(-50°,5°)的情况下,无人机激光雷达获取的激光脚点坐标误差和由激光点云估测低矮树高(3m以下)的误差均可以达到cm级;激光点云估测单一树木高度与实测高度的决定系数为0.977,均方根差为5cm,标准均方根差为4%。因此,应用无人机激光雷达数据可以快速、精确获取低矮植被高度信息,进而为反演植被生物量和植被长势信息监测提供重要依据。     

信息广场

<正>2022年全球激光雷达市场规模将突破52亿美元根据最新报告显示,2022年全球激光雷达(LiDAR)市场规模预计将达到52.048亿美元,2017年至2022年间年均复合增长率将达25.8%。政府的鼓励、在工程项目和大型设备中的应用以及对强大的安全性和传感器精度需求的增加是激光雷达市场增长的主要因素。2017年至2022年,激光扫描仪激光雷达市场预计将实现最高的增长     

MOLI天基激光雷达系统进展及展望

精确测量森林生物量对分析全球碳循环有重要意义,星载激光雷达能大范围、高精度获取森林冠层结构和林下地形信息,为森林生物量和碳汇估算提供支撑。日本宇宙航空研究开发机构(Japan Aerospace Exploration Agency, JAXA)最新提出多足印观测激光雷达和成像仪计划(Multi-footprint Observation LiDAR and Imager, MOLI),旨在结合激光测高仪和光学相机准确估算全球碳储量。本文对MOLI系统的研制计划、任务目标、仪器参数、数据产品等方面进行了详细梳理,并根据其特点对我国后续激光测高载荷提出若干建议。     

激光雷达数据在森林垂直结构参数反演中的应用综述

激光雷达能够获得高精度的森林垂直结构信息和林下地形信息,在林业研究领域具有其他遥感技术无法代替的优势。本文详细介绍了星载激光雷达系统和机载激光雷达系统工作原理基础上,阐述了两种激光雷达数据在森林单木因子估算、森林冠层高度估算、森林生物量和蓄积量估算、森林叶面积指数估算方面的应用情况,并与地面激光雷达和多源数据融合进行了展望。     

Leica机载激光雷达应用研究

一、ALS50-Ⅱ简介 机载激光雷达(Airborne Light Detection AndRanging,简称LiDAR)测距系统是集激光、全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)三种技术于一体的空间测量系统.作为一种新型传感器设备,在国内外被越来越多地广泛使用.例如机载LiDAR系统的典型代表--Leica Geosystems公司的ALS50-Ⅱ机载激光扫描集成系统,具有大孔径、低惯性、高速扫描镜,最大飞行高度为6 000 m AGI,最大扫描角度为75°.     

一种手持式半球形视角激光雷达SLAM三维建图技术

针对室内外场景快速三维建图问题,本文提出了一种半球形视角激光雷达扫描同时定位与建图(SLAM)方法,设计了集成半球形视角激光雷达和惯性测量单元的手持便携式三维激光扫描系统。首先,根据半球形视角激光雷达扫描线结构特征,对分割的地面点云降采样,减少垂直约束冗余。然后,对惯性测量单元(IMU)和降采样激光点云通过一个紧耦合迭代扩展卡尔曼滤波器(iEKF)进行联合位姿估计。最后,使用因子图增量式后端优化处理消除累积误差,提升点云地图精度。采用本文方法研发的原型系统对典型室内外场景进行建图试验,结果表明：本文方法绝对定位精度优于4‰,相对定位精度优于0.3‰,在室内外一体化三维建图方面具有广阔应用前景。     

利用差分吸收激光雷达探测二氧化碳浓度廓线

针对大气中二氧化碳(CO2)浓度在对流层分布变化明显的特点,采用激光雷达主动观测方式获取低空CO2廓线浓度.利用自主研制的基于染料差分激光技术的CO2探测差分吸收激光雷达,在中国安徽省淮南市进行了长期观测,受制于白天的低信噪比,只进行了夜间观测,并通过开发先进的信号处理算法获取了高空间、高时间分辨率的CO2廓线浓度以及...     

激光扫描应用的关键技术问题综述

目前,以激光阵列距离扫描仪(Laser Range Scanner,又称为激光雷达)为代表的高新技术在多等级3维空间目标的实时获取方面取得了重大突破.本文介绍了激光扫描应用的若干关键技术.并对这些关键技术问题进行了归纳和总结.     

天宝SX10地面激光扫描仪在铁路工点勘察中的应用

针对采用GPS、全站仪等常规手段进行铁路工点勘察工作效率低、安全风险大等问题,提出了基于地面激光雷达技术进行铁路工点勘察的方法,并以天宝公司新一代地面激光扫描仪SX10为例,设计了工点勘察的作业方案和流程。工程应用表明,基于地面激光雷达技术,可为铁路勘察设计提供高精度、高质量的三维地形图、断面和不良地质调查成果,可大幅提高铁路工点勘察的作业效率、成果质量和安全系数。     

机载激光雷达数据的地物分类方法及处理方式

机载激光雷达技术衍生于传统的工程测量中的激光测距技术,是传统雷达技术与现代激光技术结合的产物,是遥感测量领域的一门新兴技术。随着机载激光雷达数据的不断发展,其在基础测绘、城市三位建模、铁路、电力等领域有着越来越广泛的应用,然而机载激光雷达数据刚扫描完的数据全部存放到一个点云层,不利于后期数据的分析、应用。因此,本文以处理吉林省白城市激光点云数据的方式为例,介绍了机载激光雷达点云数据的处理方式及地物分类的原则。     

浅谈机载激光雷达数据处理

机载激光雷达是激光探测及测距系统,它集成了GPS、IMU、激光扫描仪。其中主动传感系统(激光扫描仪)利用返回的脉冲可获取探测目标高分辨率的距离、坡度、粗糙度和反射率等信息,而被动光电成像技术可获取探测目标的数字成像信息,经过地面的信息处理而生成逐个地面采样点的三维坐标,最后经过综合处理而得到沿一定条带的地面区域三维定位与成像结果。     

一种自适应的坡度阈值地面点云分割方法

针对城市道路斜坡地形场景中地面欠分割或过分割的问题,提出了一种自适应的激光雷达地面分割算法。首先将激光点云按照水平角度分辨率进行有序组织,然后求取同一水平角度下前后扫描圈间激光点云的距离和局部坡度,最后采用自适应水平距离、局部高度和全局高度阈值区分地面点和非地面点。结合40线激光雷达进行多场景实例分析,结果表明本文算法分割的准确率更高,处理每帧数据均用时约1ms,满足无人驾驶汽车的实时性需求。提出了一种自适应的激光雷达地面分割算法,实现了对激光雷达地面点云的准确分割。     

激光雷达数据在山区特高压输电线路中的应用

机载激光雷达技术是一种利用激光对地表三维坐标精确信息进行采集的新型遥感技术,在我国地形测绘中具有广阔应用前景。综述了机载激光雷达系统的组成、工作原理及优势,介绍了机载激光雷达数据在山区特高压线路工程中的应用,包括DEM提取、工程线路路径走向优化调整以及塔基断面生成等。结合实际山区特高压工程,激光雷达数据为设计专业优化选线、终勘定位路径规划提供了高精度的地理信息数据,所提出的利用激光雷达数据与实测数据相结合生成塔基断面的方法在山区特高压线路中能够有效缩短工期,提高工作效率,节省开支,应用效果显著。     

平台运动误差对机载LiDAR激光脚点分布的影响分析

为了有效地抑制与补偿平台运动误差产生的像质退化,针对机载激光雷达平台的运动特性研究激光雷达点云分布的变化规律。从理论上推导了平行扫描式激光雷达、Z扫描式激光雷达和圆锥扫描式激光雷达的点云坐标分布表达式;通过仿真讨论了机载激光雷达运动参数与激光雷达点云分布之间的规律;基于平行扫描式激光雷达,研究了5种运动误差对激光雷达点云坐标分布的影响,最终仿真得到根据影响程度由大到小依次为侧滚角误差、俯仰角误差、偏航角误差、机身上下抖动误差、速度瞬时变化误差。该研究结果为进一步研究机械补偿,以提高激光雷达系统成像的精度提供了理论依据和基础。     

无人机载激光雷达的“平民化”还要多久?——访大疆行业应用测绘行业负责人魏坤岭

<正>激光雷达是一种集激光、全球定位系统和惯性导航系统等多种技术于一身的系统,是通过非接触主动式快速获取物体表面三维密集点云数据以生成精确的数字化三维模型,可以在一致绝对测量点位的情况下获取周围的三维实景。基于其原理,相较于其他测绘方式而言,激光雷达技术数据量测方式和数据获取方式不仅极大地提高了外业作业效率,其数据成果——点云,记录了包含多维的时空信息。如何让其在测绘领域的应用更加普及和深入?深圳市大疆创新科技有限公司(以下简称“大疆”)选择为激光雷达插上翅膀。     

林木空间格局对大光斑激光雷达波形的影响模拟

激光雷达是近年来国际上发展十分迅速的主动遥感技术，在森林参数的定量测量和反演上取得了成功应用。激光雷达具有与被动光学遥感不同的成像机理，对植被空间结构和地形的探测能力很强。大光斑激光雷达系统一般指光斑直径在8—70m、连续记录激光回波波形的激光雷达系统。由于大光斑连续回波的激光雷达的光斑尺寸通常大于林木冠幅，波形中往往包含了森林冠层和许多森林元素的信息而不仅仅是单株树的信息。对于搭载在ICESAT卫星上的GLAS而言，光斑直径为70m，因此光斑对应着一片森林，包括很多棵树，在GLAS的激光光斑内树木的空间分布会有一定变化。同时激光雷达发射的脉冲信号在激光光斑内的分布也不均匀，而是从中心到边缘呈递减的分布。因此树木空间分布模式的变化对波形会产生一定的影响。通过对几种典型的树木空间格局进行模拟（包括规则分布、均匀（随机）分布和集群分布），假定激光光斑内能量呈高斯分布，模拟了各种树木分布模式林分的激光雷达信号。从模拟结果可见，森林的空间分布模式对大光斑激光雷达波形有明显的影响，对于波形面积（AWAV）和波形半能量高度（HOME），规则分布〉随机分布〉团状分布。其中对于HOME而言，规则分布和随机分布十分接近，而对于AWAV而言，聚集中心的变动不太敏感。     

徕卡机载激光雷达的数据获取与处理

一、机载激光雷达技术简介 机载激光雷达技术(LiDAR:Light Detection and Ranging,ALSM:Airbome Laser Swath Mappjng)由激光扫描仪、GPS和IMU三部分组成,安装在一般航摄飞机上,激光器向地面发射激光束,并接收激光反射脉冲(echo),由此计算出飞机和地面点之间的距离.再根据飞机上GPS记录的三维坐标值,结合飞机当时的飞行姿态(由IMU获得),共同解算出地面点的三维坐标.