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机载LIDAR系统误差分析与检校方法研究

刘磊  
【摘要】:机载LIDAR(Light Detection And Ranging)是一种主动式对地观测系统,它是激光测距技术、计算机技术、动态差分GPS定位技术、高动态载体姿态测定技术迅速发展的集中体现,具有控制测量依赖性少、受天气影响小、自动化程度高、成图周期短等特点,可能为测绘行业带来一场新的技术革命(刘经南,2002)。由于LIDAR系统在快速三维信息获取、森林精准计测、城市三维建模等方面具有巨大优势。欧美发达国家已相继研制出多种型号机载LIDAR,但国内研究起步较晚,距国际水平还有很大差距。因此,迫切需要突破相关关键技术,研制具有自主知识产权的高精度机载LIDAR系统。 本文从组成机载LIDAR系统不同部件的误差产生机制出发,主要讨论了机载LIDAR系统的误差及检校方法,具体内容如下: 1.详细讨论了机载激光雷达测量系统的各种误差源,包括测距误差、测角误差、GPS定位误差、姿态测量误差、系统集成误差等,并详细推导了各项误差模型,定量分析了各项误差对激光脚点坐标的影响。由分析结论可知进行误差检校的必要性。 2.针对激光扫描仪自身的测角、测距误差分别提出了相对静态检校法、绝对静态检校法进行检校,建立了测角、测距误差的改正模型。通过试验验证了这两种方法的可行性,并给出了精度评价。 3.针对机载LIDAR系统存在的安置角误差,本文提出了利用地面控制点反求系统安置角的方法,根据最小二乘原理推导了求解系统安置角的几何模型。通过试验验证了该方法的可行性,并给出了精度评价。


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