水利領域應用機載激光雷達航測技術

發布日期：2019-04-19 23:19 瀏覽量：12168

測繪技術的更新發展，讓測繪的成果變得越來越多元化，從傳統的地形圖向“4D”產品、激光點云、三維模型等形式轉變。

傳統航空攝影測量技術是獲取地面三維數據最常用方式之一，但作為國家基本比例尺地形圖測繪的重要方法，只能獲取地表裸露區域的三維信息，在地表植被覆蓋區域，無法獲取地表的高程信息。

在如此瓶頸之下，20世紀80年初出現了另一種新的測量技術，機載激光雷達航測（機載LIDAR）技術，它能快速精確的獲取大范圍地表三維信息，因而受到人們的重視和廣泛應用。

機載LIDAR可以獲取高精度數據高程模型、數字表面模型、正射影像和數字線畫圖等產品，同時可以構建三維場景和三維模型，與傳統測繪方法相比，具有數據產品豐富、精度高、數據生產和處理成本低、受天氣影響小等特點，在農業、林業、交通、水利、電力等領域均有著廣泛應用。

下面我們就說說在水利領域應用機載激光雷達航測技術。

隨著水利行業信息化、智慧化水平的不斷提高，以及河長制在全國范圍內的普遍開展，水利行業對水利勘測成果的要求，也從傳統地形圖和斷面圖向高精度DEM、DOM、DSM、三維模型等數據形式轉變。

這時順應信息化發展趨勢的測繪技術，機載LIDAR，用其穿透植被，快速獲取大范圍高精度的地面三維信息，受天氣影響小的優勢特性，應用于水利測繪、水利規劃設計、水利工程建設與管理、水環境監測、河道治理、山洪災害調查、洪澇災害、農田水利設計以及河長制等水利工作。

1、水利測繪

水利測繪的主要工作涉及河道、堤防、水工建筑物及水庫庫區的地形測量，且水利測繪工程大多遠離主城區，測區植被覆蓋茂密，使用傳統航空攝影測量無法獲取堤防頂部及河道周圍多樹木下的高程點，仍需時間進行大量外業實測才能準確表達地形。

另外水庫多位于山區，用傳統測繪手段對地形復雜陡峭且多密林區域測量，效率低且精度也無法保證。

機載LIDAR有效地克服了茂密植被對測繪工作的影響，能穿透植被獲取真實的地表三維信息，為河道堤防的地形測繪、水工建筑物的選址及竣工驗收、水庫科研階段的勘測和后期庫容計算等水利測繪工作提供了有力的技術支撐。

2、水利規劃設計

水利規劃設計是為防治水旱災害、合理開發利用水土資源而制定的總體安排。

傳統的規劃設計工作主要根據二維圖表規劃方案和設計，測繪地形圖難以全面的表達地形地貌特征，且不夠直觀。

機載LIDAR獲取準確連續的測區DEM，疊加DOM可構建測區的三維場景，直觀全面的展示了地形地貌，配合地質、水文、交通、人口等數據，對水利規劃提供科學全面的依據。水利規劃過程中，涉及移民安置，機載LIDAR可對測區房屋進行三維建模，估算出房屋面積，還可大致統計林木的株數，減少實測工作量。

在水利工程的設計環節，隨著BIM技術廣泛的應用，傳統地形圖無法滿足BIM設計需要，機載LIDAR生產的DEM和建筑物外部三維模型等數據，為BIM技術在水利工程設計中的運用提供了數據支撐。

3、水利工程建設與管理

大型水利工程建設前期，機載LIDAR提供的DEM和DOM產品可使用戶全面掌握測區的地形、植被、水體等信息，由此可進行前期的建設環境評估。

在建設和施工階段，根據機載LIDAR搭建施工區的多期三維模型，通過前后對比快速提取施工變化區域，讓管理人員直觀掌握工程進度，能有效提高施工和管理效率。

工程完成后，還可利用三維模型，結合水利專題數據和相關基礎地理信息數據，對水利工程實現信息化管理。

4、水環境監測和河道治理

機載LIDAR提供的DOM產品可以相對直觀、充分地展示出水環境的情況，對水質富營養化、藍藻水華、有機污染程度及水體清澈透明程度、排污口排水污染程度等均能做到良好的監測。

此外，在河道治理工程中，機載LIDAR可穿透植被，對河道沿岸地方進行掃描，可獲取精確的堤防三維信息，可作為堤防設計的基礎數據，同時也為堤防的檢修和維護提供依據。

5、農田水利

在農田水利設計階段，根據機載LIDAR構建的DEM和三維模型，可以根據地形地形地貌特點，合理選擇農田灌溉方式、進行管道統籌布設、優化罐區的土地利用的結構等，還可進行水力計算，灌溉對水源的水位、水量都有要求，確定灌溉方式時要滿足其所需要的控制高程，DEM及其派生地形因子可為灌溉中水頭損失提供依據。

在灌溉階段，機載LIDAR還可用于灌區供水監測，確保灌溉面積與收費面積相符，在灌區工程驗收環節，還可對灌區工程的長度進行準確復核。