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摄影测量和激光雷达的区别:该选哪一种

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法国国家测绘局的 LiDAR HD 点云,按类别着色,位于法国国家图书馆上方。
图片:FuzzyGeo,CC BY 4.0,Wikimedia Commons。

摄影测量和激光雷达的区别在于获取地表形状的方式:摄影测量根据大量重叠照片计算地表形状,同一个屋角从三个位置拍到,就只可能在一个位置上;激光雷达(LiDAR)则通过测量激光脉冲从扫描仪到地表再返回的时间,直接得到这个形状。两者都能生成点云和地表模型。

摄影测量和激光雷达的区别一览

摄影测量看到的是相机看到的东西,带颜色。LiDAR 能看到树冠下面的地面,但完全没有颜色。

摄影测量LiDAR
传感器普通相机激光扫描仪,价格数万欧元
作业条件日光、纹理、70% 到 80% 的重叠率与地表之间视线通畅,夜间也能工作
能否测到树冠下的地面不能能,激光穿过树叶间隙
容易失效的场景水面、玻璃、积雪、单调的表面很少
最适合的成果真彩色的正射镶嵌图地形模型和树高

为什么 LiDAR 能测到地面

一束激光脉冲可以返回不止一次:先是树叶,然后是树枝,最后是地面。穿过树冠的脉冲的最后一次回波就是地面点,足够多的地面点就能生成一片您从没见过地面的森林的地形模型。相机没有第二次回波。在郁闭的树冠下面,任何一张照片里都没有地面,所以摄影测量得到的是树冠顶部,树冠下面只能靠猜。

摄影测量和 LiDAR 怎么选

  • 工地、采石场、没有树的道路。 选摄影测量。表面开阔、光照好,客户要的是正射镶嵌图,而且无人机的成本只是扫描仪的一小部分。
  • 森林下的地面、绿篱网络、夏季的河岸。 选 LiDAR。别的手段都看不到地面。
  • 洪水模型和排水分析。 一律用 LiDAR 地形模型。绿篱下面那几厘米的高差,正是水流经的地方。
  • 树高、建筑物高度。 能拿到 LiDAR 就用 LiDAR,因为同一个传感器得到的表面模型减去地形模型,结果是一致的。这个相减的做法见 DSM 和 DTM 区别。
  • 用模型提取对象。 选摄影测量,因为检测模型读取的是影像。AI Segmentation 是 TerraLab 为 QGIS 开发的插件,它会在地图画布上可见的正射镶嵌图上,为屋顶、树木和游泳池绘制多边形。之后 LiDAR 也能帮上忙,比如根据高度区分棚屋和住宅。

常见问题

LiDAR 的精度更高吗?

在开阔、有纹理的地面上,配合良好的控制点,两者精度相当,无人机作业时误差都在几厘米以内。凡是摄影测量找不到匹配特征的地方,LiDAR 都更胜一筹:植被、单调的表面、阴影。

LiDAR 能在夜间或云层下工作吗?

夜间可以,因为它自带光源。云层下不行,因为脉冲会被散射。

有免费的 LiDAR 数据吗?

欧洲和美国的大部分地区都有。法国国家地理研究院(IGN)发布 LiDAR HD 切片,英国环境署发布 1 m 分辨率模型,美国地质调查局(USGS)发布 3DEP。这些数据都可以直接在 QGIS 中打开。

QGIS AI 专题 汇总了 AI 在 QGIS 中能做什么、不能做什么。摄影测量的成果及其拼接缝问题,见 正射镶嵌图和正射影像的区别。