机载LiDAR航带设计问题探讨.pdf

铁道察
2012年第2期
文章编号:1672-7479(2012)02-0020-03
机载LDAR航带设计问题探讨
缪志修黄华平林国庆刘建军
中铁二院工程集团有限责任公司,四川成都610031
Discussion on the Issues of Flight Strip Design of Airborne LIDAR
MIAO Zhi-xiu HUANG Fua-ping LAN Guo-qing LIU Jian-jun
摘要机载激光雷达航带设计的好坏直接形响到航飞数据的质量以及飞行成本等。如何进行合
理的航帯参数设计,对一个工程项目来说十分重要。重点研究了航带设计中激光及相机参数的设定,并
分析了各参数对航带的影响。
关键词机载 Lidar航带设计參数
中图分类号:P231
文献标识码:B
概述
航带设计有一定相似之处,同时又有差别。机载激光
雷达航带设计不仅要考虑相机参数的设置,同时还要
机载激光雷达航带的设计与传统的航空撥影测量考虑激光器相关参数的设置。
航带设计是进行航空摄影测量的关键工作,对于
案一样简介志擦(3-),920年业于内江师范学端数学获取的数据质量及航飞安全起到十分重要的作用。航
与应用数学专业,硕士,助理工程师
设计主要是依据航空摄影技术规范以及航摄任务书
板的铺设、灌浆等施工工艺和一定的负载之后,会对现板的实际状况,对有疑问的数椐必须经现场复核。
存的CPⅢ的平面位置产生影响,导致基于CPⅢ测量
(2)数据处理釆取的是坐标转换的思想,因而所
的轨道板的中线位置发生偏差。
检测位置及其相邻横向位置必须同时具备设计坐标和
(3)轨道板髙程偏差分析
实测坐标,否则无法得到该处的相关偏差。
通过以上数据可以发现,高程偏差超过限差2mm
(3)轨道板检测属于较新的技术,该技术可有效
的情况较多,且高程偏差为正的概率较大。结合现场对轨道板铺设质量进行把关,对检测不合格的轨道板,
检测的实际情况,做出以下分析:
应采取揭板等措施进行及时处理。该项工作能及时发
①有些執道板上有部分水泥没有清理干净,故测现轨道板精调偏差过大的情况,有效指导轨道板的进
出来的高程比理论的高程值要高
步调整,从而为今后的长轨精调打下基础
②轨道板灌浆后,可能存在上浮,对上浮严重的板
参考文献
需采取揭板处理。
]李峥辉. CRTS_型板式无砟轨違系统铺板后的检测方案[J].现代
③執道板上的荷载未达到设计荷载值,也可能是
城市執道交通,2010(3)
[2]中华人民共和国铁道部.TB10601~2009高速铁路工程测建规
造成目前大部分高程偏差出现为正的原因之
范[S]、北京:中国铁道出版社、,2010
6结论与建议
3]中华人民共和国铁道部.铁建设[2009]218号髙速铁路
CTRSⅡ型板式无砟轨道施工质量验收暂行标准[S].北京:中国
(1)轨道板检测采用的是单盘位一测回的测量方
铁道出版社,2010
式,缺乏必要的检核措施,为保证数据能客观反映轨道
机载IDAR航带设计问题探讨:缪击修趙华平林国庆等
的要求,首先根据航飞区域面积的大小及走向,刘分为2.3每条扫描线上的激光点数
若千个飞行分区,然后完成何个分区的航带设计。进
行航带划分的主要原因有以下几个方面
每条扫描线的激光点数L是由脉冲发射频率F
(1)如果航飞区域过大,则航区内相对高差也就
和扫描频率∫这两个参数决定的,和飞机飞行高度,飞
会越大,由于激光发射脉冲频率和接收高度之间存在
行速度等无关]。
定的关系,当高度超过一定的距离时,激光接收器无
法接收到回波信号,最终导致的结果是在航摄区域内
式中F为脉冲发射频率J为扫描频率。
出现数据漏泂。
(2)根据航空摄影测量要求,进行飞行区域的划
2.4航向激光点间距( down track)
分更有利于保持航线的直线性
航向激光点间距Don是指沿着飞行方向扫描点
)飞机保持航线直线性飞行的时间越长,IMU之间的距离,对于Z字形扫描,其计算是通过沿着飞
积累的误差也会変得越大,一般来说,每条航线的直线行方向的距离和沿着飞行方向的激光点数的比值来实
飞行距离时间不超过30minl2。
现的。计算公式为
2激光发射器参数设定
ot/(ft)
其中,为扫描频率,为飞机飞行速度,も为飞行
划分好各个分区后,就需要对每个分区进行航线时间;从上式可以看出航向激光点间距只和飞行速度
设计,在进行航线设计时需要考虑测区的基准面高程、和扫描频率有关,和其他参数无关。
最低点高程、最高点高程激光点密度、最小重叠度,以2.5旁向激光点间距( cross track
及飞机安全高度下的前方和侧方安全距离等。
2.1航测分区的基准面高程
旁向激光点间距Dmn为一条扫描线上相邻激光
航测分区的基准面高程直接影响到飞机的最低で脚点间距。对于Z字形扫描、扫描带宽Sr与每一条
行高度。航测分区的基准面高度是由航测分区内
扫描线上的激光脚点个数Lx的比值为
髙点的平均值H和航测分区内低点的平均值来
SE 4htan(/2)f
计算的3
H法=(正+F)/2
式中,Sr为扫描带宽,f为扫描频率,为激光脉
通常在计算时应至少取测区内的10个高点
冲发射频率,H为飞行高度,0为扫描角。旁向激光点
高程的平均值,而也至少取測区内的10个低点高
间距和扫描角、飞行高度、扫描频率、脉冲发射频率这
程的平均值。
四个参数有关。
2.2担描带宽
2.6考虑重叠度的激光点云密度
扫描带宽是指系统扫描时形成的带状扫描区域宽
在实际摄影测量中,激光点的密度通常是由航
度。如图1所示,0为系统扫描角,H为飞行高度,则
摄用户单位提出的。在设计航线时需要根据用户提出
F=2htan(8/2)
的激光脚点密度来设置其他相应的作业参数,激光脚
点的密度直接影响到脉冲发射频率的选择。如果想获
取高密度激光脚点,就需要提高激光脉冲频率。而提
高了激光脉冲发射频率,就需要相应的降低飞机飞行
的高度,这样就会增加航飞的成本。因为飞机飞行高
度的降低会导致在相同时间内,以同样扫描角进行扫
捕,所扫描的区域面积会减少。
激光脚点密度den为扫描的全部点数N除以实际
测量面积S
图1扫描幇骢
在计算实际测量面积时应注意的是:由于航带设
计时是有一定的重叠度的,因此在算实际测量面积时
应该去除重叠航带的面积。具体计算公式如下1