3sNews訊 11月24日消息，中國(guó)測(cè)繪學(xué)會(huì)2011學(xué)術(shù)年會(huì)在福州舉行。在下午進(jìn)行的大會(huì)特邀報(bào)告中，中國(guó)工程院院士張祖勛做了題為《激光掃描與攝影測(cè)量》的報(bào)告。

中國(guó)工程院院士張祖勛（攝影 3sNews）

　　張祖勛院士在報(bào)告中指出，激光掃描LiDAR是集激光測(cè)距、定位、定姿、計(jì)算機(jī)技術(shù)與攝影于一體的緊密測(cè)量系統(tǒng)。與攝影測(cè)量相比，它是一種主動(dòng)對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)，為高時(shí)空分辨率地球空間信息獲取，提供了一種全新的技術(shù)手段。它具有許多攝影測(cè)量無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，例如通過(guò)激光多次回?fù)苣軌蚍蛛xDSM FE與DSM LE;通過(guò)藍(lán)綠激光較易穿透海水與紅外激光不易穿透海水的特性，可以獲取海底信息、海水深度信息等等。目前，LiDAR已經(jīng)獲得基礎(chǔ)測(cè)繪、電力、線路、數(shù)字城市等方面的廣泛應(yīng)用，但是，激光掃描也有其自身的缺點(diǎn)。

　　在綜合分析了LiDAR與攝影測(cè)量各自的優(yōu)缺點(diǎn)后，首次提出了《DiDAR攝影測(cè)量》，在不改變現(xiàn)有LiDAR設(shè)備配置的基礎(chǔ)上，將兩者有機(jī)地結(jié)合在一起。例如為將激光掃描點(diǎn)云與影像結(jié)合，將LAS文件改造為dpl文件;為了彌補(bǔ)激光點(diǎn)云不能發(fā)射到地理空間的線性特征上(如房屋的邊緣)，提出了激光點(diǎn)云與由影像提取、處理獲得的《三維線特征》相集成，彌補(bǔ)激光點(diǎn)云的不足等。

　　DiDAR攝影測(cè)量研究剛剛開始，其研究、開發(fā)還需不斷完善，但是它必將具有強(qiáng)大生命力。(報(bào)告概要來(lái)自中國(guó)測(cè)繪學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)會(huì)刊)

　　以下為文字實(shí)錄：

　　我今天做的報(bào)告是激光掃描與攝影測(cè)量，核心問(wèn)題是激光掃描，為什么要把激光掃描和LiDAR結(jié)合起來(lái)?開始可能會(huì)講激光掃描，激光掃描大家都知道，光有很大的優(yōu)勢(shì)，激光雷達(dá)可用于機(jī)載、車載、地面、手持等。激光掃描和LiDAR的原理最大差距應(yīng)該是LiDAR是一種主動(dòng)對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)，而攝影測(cè)量不是主動(dòng)式傳感器。

　　LiDAR的基本原理，放在機(jī)載上面，大家知道跟POS、GPS連在一起，否則的話就不可能設(shè)計(jì)成車載。在機(jī)載和車載聯(lián)動(dòng)的情況下必須要有GPS。要進(jìn)行掃描的話有多種方式，其中有一種不斷來(lái)回旋轉(zhuǎn)的反光鏡，還有橢圓形的掃描，還有主動(dòng)式掃描，還有光纖掃描，各有各的優(yōu)缺點(diǎn)。激光掃描最主要的數(shù)據(jù)結(jié)果就是點(diǎn)云。它可以做到其他測(cè)量手段無(wú)法做好的，可以多次回波，多次回波這是其特有的優(yōu)勢(shì)。如果說(shuō)我們搞普通測(cè)量或者野外測(cè)量，都很難做到這點(diǎn)的，這是它非常重大的優(yōu)點(diǎn)。

　　國(guó)產(chǎn)的LiDAR也有，由中科院光電所研制的，由于它的特性，它的用途非常廣。我們?yōu)槭裁匆劶す鈷呙韬蛿z影測(cè)量結(jié)合。從這張圖片可以看到這是2004年LiDAR記錄的報(bào)告，里面談到高程精度在1200米可以達(dá)到15公分，3000米可以達(dá)到30公分，我們可以估計(jì)這是在8000米，水平的記錄達(dá)到4000米，也就是從高程精度的話可以高到平面精度4倍，由于激光光斑不能全部、甚至不可能(例如房角點(diǎn)、房屋的邊緣)直接發(fā)射到空間上。LiDAR的處理方式，這是一個(gè)流程圖，在這邊可以看到它主要的點(diǎn)處理方法，為了清晰我分為兩個(gè)部分，一個(gè)是影像數(shù)據(jù)，激光數(shù)據(jù)等等，這是投影鏈，第一個(gè)處理成為首次回波，剛才談到激光掃描器可以多次回波，由原始數(shù)據(jù)處理到首次回波。我們要的DSM也好，是地面而不是房頂，更不是樹上。第二次就是DSM末次回波，一次回波假設(shè)沒(méi)有穿透的時(shí)候，二次回波要分為地面點(diǎn)和非地面點(diǎn)，這樣才有可能分出來(lái)地面點(diǎn)。這塊就是對(duì)應(yīng)的DSM。激光掃描流程中沒(méi)有可能正射影像的生成。這個(gè)數(shù)據(jù)處理里面要把地面點(diǎn)和非地面點(diǎn)分開的話，這里面有很多區(qū)別。我想簡(jiǎn)單給大家看看它怎么分類，非地面點(diǎn)包括樹頂，它首先就是講我在地面上面，假設(shè)我不可能有這么大的房子，是100米X100米，如果沒(méi)有這樣的地面的話可能會(huì)選高。這是一個(gè)斷面圖，斷面圖紅線是虛實(shí)面，白點(diǎn)是光的掃描點(diǎn)，不斷擴(kuò)充的過(guò)程中間，由于房屋上面的高度不滿足剛才講的區(qū)別條件，擴(kuò)展作為條件，根據(jù)角度，在擴(kuò)展的過(guò)程中間如果碰到房子的高度不滿足條件，在這種情況下會(huì)凈化成擴(kuò)展，這里可以看到它慢慢的擴(kuò)展完以后，大家可以看到這時(shí)候它會(huì)把整個(gè)的連接去掉，這就是我們講的點(diǎn)面濾波。到目前為止激光掃描看起來(lái)很好，很漂亮，但是在生產(chǎn)過(guò)程中間可能60%的工作量還在那邊做人工編輯。這次我們江蘇省用到基礎(chǔ)測(cè)繪全省1：1萬(wàn)的數(shù)據(jù)模型，包括我聽(tīng)說(shuō)河南省、山西省都在做全省的掃描。這是從化市做全市LiDAR的掃描，不僅僅用在工程上面，包括三維建模，特別值得一提的我覺(jué)得激光掃描有一個(gè)非常重要的另外的優(yōu)點(diǎn)，也就是它不排水，最新的激光掃描，如果說(shuō)紅外波段機(jī)關(guān)掃描不可能穿透水面，藍(lán)綠波有可能穿過(guò)水體，可以知道海底的地形，這是攝影測(cè)量無(wú)法達(dá)到的。當(dāng)然我們也談到它有它的特點(diǎn)，它的平面精度低于高程精度。

　　第二個(gè)講一下攝影測(cè)量，應(yīng)該說(shuō)它是涉及兩個(gè)問(wèn)題，一個(gè)是它的影像和物體，幾何關(guān)系，這兩個(gè)關(guān)系大家知道少量的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以確定方位元素，可以確定密集點(diǎn)，可以進(jìn)行測(cè)繪、三維建模，目前來(lái)講這個(gè)問(wèn)題攝影測(cè)量，很快有篇文章會(huì)談到，非?，F(xiàn)實(shí)，很容易做到的。更多的問(wèn)題可能是智能化的問(wèn)題，比如說(shuō)激光掃描你劃出來(lái)的等高線，那對(duì)不起完全不能用，所以智能化的問(wèn)題可能是會(huì)提到的。攝影機(jī)這幾年有很大的發(fā)展，包括傳統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展，還有高性能計(jì)算的發(fā)展，還有多CPU、GPU、多核的發(fā)展。因?yàn)長(zhǎng)iDAR是一個(gè)基礎(chǔ)，一個(gè)基礎(chǔ)大層面度，不需要成本，第二個(gè)糾正非常好，第三個(gè)就是多線匹配，第四個(gè)談到的就是GPU，使得比較復(fù)雜的軟件變得非常實(shí)際，而會(huì)對(duì)LiDAR的銷售產(chǎn)生一定的影響。我給大家演示一下，讓大家看一下單CPU、單核統(tǒng)計(jì)，(PPT演示)在這個(gè)地方我們可以看到在講話過(guò)程中間已經(jīng)30幾萬(wàn)的點(diǎn)已經(jīng)匹配完，平均每秒一萬(wàn)一千，我們學(xué)生還可以做研究，還可以做論文，還可以討論這些問(wèn)題，應(yīng)該了解現(xiàn)在國(guó)際上的發(fā)展方向。匹配完以后一共匹配了99萬(wàn)4000多個(gè)點(diǎn)，也就是匹配了我講話的這么長(zhǎng)時(shí)間。所以我們可以看到很多問(wèn)題，什么問(wèn)題呢?就是內(nèi)存和磁盤交換包括GPU，激光掃描給人所產(chǎn)生的東西，所以我們就可以看出來(lái)它的顯示結(jié)果，這個(gè)圖片就是我剛才自動(dòng)生成的點(diǎn)，這不是激光掃描的東西，而是攝影測(cè)量?，F(xiàn)在我就談以下攝影測(cè)量的變化，現(xiàn)在如果把點(diǎn)云分類的技術(shù)應(yīng)用到攝影里面來(lái)，就可能產(chǎn)生智能的分割。

　　第三個(gè)問(wèn)題就是攝影成像智能化的問(wèn)題。這個(gè)照片拼完以后我們可以看只有拼接線是順著街區(qū)走。最后我介紹一下什么是LiDAR，要解決的問(wèn)題就是首先要解決兩者之間的數(shù)據(jù)。目前來(lái)講LiDAR的數(shù)據(jù)大家可能知道LAS格式，這是LAS層面的，這是DPL層面的，LAS文件和DPL文件差了三倍，但是DPL幾乎不消耗內(nèi)存。第二個(gè)問(wèn)題是測(cè)圖，我們新的測(cè)圖應(yīng)該是正的影像而不是立體影像。

　　最后我想講的問(wèn)題就是激光掃描所產(chǎn)生的點(diǎn)云，我們說(shuō)兩者結(jié)合不是受到排擠，也不是說(shuō)我們攝影測(cè)量產(chǎn)生的點(diǎn)云不要，第二個(gè)問(wèn)題就是激光掃描相機(jī)所產(chǎn)生的影像，也就是它在結(jié)構(gòu)線，如果和激光掃描結(jié)合起來(lái)，速度可能快到一倍到兩倍，激光點(diǎn)云要打到目標(biāo)點(diǎn)上，但是影像本身就在目標(biāo)點(diǎn)上。激光雷達(dá)是一個(gè)十分有效的測(cè)量工具，其中許多特性是攝影測(cè)量無(wú)法使顯得，但是它有一定的缺點(diǎn)，攝影測(cè)量隨著各種各樣傳感器的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)高性能計(jì)算的發(fā)展，攝影測(cè)量正在經(jīng)歷新一輪的發(fā)展，攝影測(cè)量也在經(jīng)歷其發(fā)展過(guò)程的變化，LiDAR攝影測(cè)量剛剛開始，其研究還不需不斷完善，它具有強(qiáng)大的生命力，謝謝大家!

　　(根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)速記整理，未經(jīng)演講者確認(rèn))