第1讲绪论—激光遥感技术及现状

主讲教师：徐景中讲教师徐景中1课程内容及教学安排课程内容及教学安排联系方式：联系方式：电话：电话：[phone]；Email:[e-mail]各班班长提供自的电话和地址答疑地点：各班班长提供自己的电话和E-mail地址答疑地点：5号教学楼427室考核方式闭卷考试闭卷考试平时作业40%，期末考试60%三次点名不到取消考试资格2课程目的课程目的课程目的课程目的让学生学习和了解激光遥感的相关理论、方法和让学生学习和了解激光遥感的相关理论、方法和应用。要求学生通过课程学习，掌握激光遥感的应用。要求学生通过课程学习，掌握激光遥感的基础知识、定位定向系统、系统参数和工程应用基础知识、定位定向系统、系统参数和工程应用，了解国内外，了解国内外LiDARLiDAR的研究和应用动态，学会具的研究和应用动态，学会具体体工程的实施和数据处理方法以便将来工程的实施和数据处理方法以便将来体体LiDARLiDAR工程的实施和数据处理方法，以便将来工程的实施和数据处理方法，以便将来能独立完成能独立完成LiDARLiDAR工程的设计、实施和数据处理工程的设计、实施和数据处理可进行可进行技术的科学研究技术的科学研究，可进行，可进行LiDARLiDAR技术的科学研究。技术的科学研究。3参考教材参考教材参考教材参考教材4课程内容及教学安排绪论（绪论（22））激光及激光雷达系统（激光及激光雷达系统（44））系统原系统原LiDARLiDAR系统原理（系统原理（77））LiDARLiDAR工程数据采集（工程数据采集（33））LiDARLiDAR工程数据采集（工程数据采集（33））LiDARLiDAR数据处理（数据处理（1010））LiDARLiDAR数据误差分析及处理（数据误差分析及处理（44））LiDARLiDAR技术进展（技术进展（44））LiDARLiDAR技术进展（技术进展（44））考试（考试（22））5第一讲绪论基本概念基本概念第一讲绪论基本概念基本概念应用现状应用现状应用现状应用现状LiDARLiDAR技术特点技术特点激光成像技术激光成像技术6第一讲绪论第讲绪论11基本概念基本概念11、基本概念、基本概念激光遥感激光遥感（（LaserLaserRemoteRemoteSensingSensing,,LRSLRS））激光成像激光成像激光成像激光成像（（LaserImagingLaserImaging,LI,LI））激光雷达激光雷达激光雷达激光雷达（（LightDetectionAndRangingLightDetectionAndRanging,,LiDARLiDAR））机载激光地形测绘机载激光地形测绘（（AirborneLaserTerrainMappingAirborneLaserTerrainMapping,ALTM,ALTM））（（AirborneLaserTerrainMappingAirborneLaserTerrainMapping,ALTM,ALTM））7机载激光测量机载激光测量（（AirborneLaserMappingAirborneLaserMapping,ALM,ALM））机载激光扫描机载激光扫描机载激光扫描机载激光扫描（（AirborneLaserScanningAirborneLaserScanning,ALS,ALS））机载激光测高机载激光测高机载激光测高机载激光测高（（AirbornelaseraltimetryAirbornelaseraltimetry,ALA,ALA））激光测高激光测高激光测高激光测高（（LaserAltimetryLaserAltimetry,LA,LA））机载激光扫描测高机载激光扫描测高机载激光扫描测高机载激光扫描测高（（AirborneLaserScanningAltimetryAirborneLaserScanningAltimetry,ALSA,ALSA））空载光达、空载雷射扫描空载光达、空载雷射扫描（（LightDetectionAndRangingLightDetectionAndRanging,,LiDARLiDAR））gggggg,,822、应用现状、应用现状森林监测与管理森林监测与管理LiDARLiDAR系统的最早商业系统的最早商业LiDARLiDAR系统的最早商业系统的最早商业应用领域之一，使用应用领域之一，使用LiDARLiDAR可以获得森林及树可以获得森林及树LiDARLiDAR可以获得森林及树可以获得森林及树冠下面地形的准确数据冠下面地形的准确数据((树高树高,,树冠覆盖树冠覆盖,,材质和材质和生态环境等生态环境等))9构建数字城市模型构建数字城市模型构建数字城市模型构建数字城市模型在电信在电信,,无线通讯无线通讯,,法律实施和灾难管理等众多领域中都法律实施和灾难管理等众多领域中都在信在信,,无线讯无线讯,,法律实施和灾难管等众多领域中都法律实施和灾难管等众多领域中都需要准确的数字城市模型（需要准确的数字城市模型（建筑物建模、城市规划、噪建筑物建模、城市规划、噪声模拟、无线网络规划声模拟、无线网络规划））10湿地、限制进入地区、危险区域湿地、限制进入地区、危险区域湿地、限制进入地区、危险区域湿地、限制进入地区、危险区域密集的植被覆盖和没有可通行的道路密集的植被覆盖和没有可通行的道路传统的地面摄像测量技术很难对沼泽传统的地面摄像测量技术很难对沼泽、、野生动物野生动物传统的地面摄像测量技术很难对沼泽传统的地面摄像测量技术很难对沼泽、、野生动物野生动物保护区及森林保护区进行勘测保护区及森林保护区进行勘测危险地带的地貌特征获取危险地带的地貌特征获取危险带的貌特征获取危险带的貌特征获取11抗震救灾（堰塞湖）滑坡堆积成的大坝及大坝及开挖的泄洪沟山体滑坡（滑坡体掩埋了道路）油气管道勘测油气管道勘测油气管道勘测油气管道勘测洪水灾情预测（洪水制图、灾害评估）洪水灾情预测（洪水制图、灾害评估）14LiDARLiDAR应用案例介绍应用案例介绍获取流域数字表面模型(DSM)及数字高程模型(DEM)15LIDARLIDAR与数字测图与数字测图与数字测图与数字测图湖北长阳地区数字高程模型DEM湖北长阳地区湖北长阳地区DOMDOM100100张张39003900像素拼接像素拼接LiLiRCD105RCD105相机相机湖北长阳地区湖北长阳地区DOMDOM，，100100张张3900w3900w像素拼接，像素拼接，LeicaLeica，，RCD105RCD105相机相机湖北沙市建筑密集区DSM顶视图（采样间隔08米）湖北沙市建筑密集区DSM顶视图（采样间隔0.8米）1819海岸线监测与制图海岸线监测与制图海岸线监测与制图海岸线监测与制图IldSlNhS©Amtf.Ländl.Räume,Husum20IslandSylt,NorthSea海岸线监测与制图海岸线监测与制图海岸线监测与制图海岸线监测与制图2000-2002200220002002200021水深、海岸线、侵蚀状况监测水深、海岸线、侵蚀状况监测199819992000200122电力线电力线监测监测电力线电力线监测监测23电力线监测电力线监测电力线监测电力线监测24电力线参数提取：电力线参数提取：电力线参数提取：电力线参数提取：可以对单条电力线进行提取和矢量化，塔位、电缆装置、可以对单条电力线进行提取和矢量化，塔位、电缆装置、联结点和其它地细节能被简单的评估联结点和其它地细节能被简单的评估联结点和其它地细节能被简单的评估。联结点和其它地细节能被简单的评估。25森林测绘森林测绘森林测绘森林测绘以前是借助空中摄影和地面测量进行的。这些方法不仅以前是借助空中摄影和地面测量进行的。这些方法不仅费时费力而且只能分析样点结果还是推断的费时费力而且只能分析样点结果还是推断的费时费力，而且只能分析样点，结果还是推断的费时费力，而且只能分析样点，结果还是推断的。。激光激光扫描法则能克服这些缺点，提供有关树高、木材体扫描法则能克服这些缺点，提供有关树高、木材体积和一片林区垂直结构的完整积和一片林区垂直结构的完整3D3D信息。通过激光扫描技术提信息。通过激光扫描技术提积和片林区垂直结构的完整积和片林区垂直结构的完整33信息。通过激光扫描技术提信息。通过激光扫描技术提取得完整的取得完整的3D3D森林模型。在单个树木分析的基础上，可确定森林模型。在单个树木分析的基础上，可确定以下的参数：以下的参数：单个树高单个树高单个树高单个树高一片林区的平均树高一片林区的平均树高片林区的木材体积片林区的木材体积一片林区的木材体积一片林区的木材体积一片林区的平均密度一片林区的平均密度每片林区的平均生长体积每片林区的平均生长体积每片林区的平均生长体积每片林区的平均生长体积此外此外LiDARLiDAR得到的得到的DTMDTM还可以来规划和改善森林运输道还可以来规划和改善森林运输道路，以及进行倾斜度分析，以便测定危险。路，以及进行倾斜度分析，以便测定危险。路行倾斜度分析便测定危险路行倾斜度分析便测定危险26森林地区测绘森林地区测绘1streturn1streturnfromtreetop2ndreturn1t(dl)3rdreturn2ndreturnfrombranches1st(andonly)returnfromground3rdreturnfromgroundground273D点云FirstSecondThidLastThird282930古文物保护古文物保护31优于优于1010厘米的厘米的DEMDEM优于优于1010厘米的厘米的DEMDEM32真正射影像制作真正射影像制作墙面不可见真正射影像制作真正射影像制作墙面可见道路可见道路不可见道路可见正射影像正射影像真正射影像真正射影像3333LiDARLiDAR技术特点技术特点33、、LiDARLiDAR技术特点技术特点全天时全天候获取地面三维数据全天时全天候获取地面三维数据全天时全天候获取地面三维数据全天时全天候获取地面三维数据能部分穿透植被，同时测量地面和非地面层能部分穿透植被，同时测量地面和非地面层很少需要进入测量现场，不需要大量地面控制点很少需要进入测量现场，不需要大量地面控制点能快速获取数据能快速获取数据2424小时内可提取测区的小时内可提取测区的DEMDEM能快速获取数据，能快速获取数据，2424小时内可提取测区的小时内可提取测区的DEMDEM数据数据精度较高精度较高精度较高精度较高34集成集成和和技术数据可直接作为技术数据可直接作为的数据源的数据源33、、LiDARLiDAR基本特点基本特点集成集成RSRS和和GPSGPS技术，数据可直接作为技术，数据可直接作为GISGIS的数据源，的数据源，有利于提高地理数据的自动化，加快处理速度。有利于提高地理数据的自动化，加快处理速度。能够接收无穷次回波能够接收无穷次回波一个飞行日内能够采集高达一个飞行日内能够采集高达200G200G的数据的数据高速度、高性能、高精度、长距离的航空测量设高速度、高性能、高精度、长距离的航空测量设备备备备35可在白天、夜晚或相当恶劣的条件下(大雾)作业DoesnotneedsunlightorparticularsunangleAlldigital:nointermediatestepstogeneratedigitalXYZDensedata:Fromfixedwingaircrafttypicalspotcenterspacingisfrom0.5mto5.0mAccurate:Typical15cmaccuracyoverparticularmodelsdesignrangeAibEdlbldiklfAirborne:Easytodeploy,abletogetdataquickly