[發明專利]激光測繪系統

無效

• 申請號: 200910118938.2
• 申請日: 2009-03-09
• 公開（公告）號: CN101493325A
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: 吳冠豪;曾理江
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G01C5/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳英俊

技術領域

本發明涉及一種激光測繪系統，特別涉及一種利用激光測高的數據來校正通過攝影測量獲得的三維圖像中的高程誤差，以獲取高精度的三維地形圖的激光測繪系統。

背景技術

衛星攝影測量和激光測高(測距)儀是目前衛星對地遙感的兩項重要的技術。其中衛星攝影測量是當今世界各國用于地形圖測繪的通用技術，特別是，近年來隨著三線陣相機等技術的發展，三維遙感信息的獲取技術取得了長足的進步。在國際上，有法國的SPOT-5衛星、印度的Cartosat-1、日本的ALOS衛星、美國的IKONOS衛星；我國也成功發射了資源衛星。這些衛星的發射使得人們獲取了大量高分辨率的地面影像數據。但是，在無地面控制點的條件下，其高程測量精度還難以滿足高精度測繪的需求。以著名商業衛星Ikonos為例，當無地面控制點時，絕對高程精度約為7.9m，而1∶50000比例尺的地形圖允許的高程誤差為6m；1∶25000比例尺的地形圖允許的高程誤差為3m。雖然在地面布置控制點能提高衛星攝影測量的高程精度，但是繪制全球地形圖時要在所有區域布置控制點顯然是不現實的。因此，在無地面控制點的情況下，如何提高衛星攝影測量的絕對高程精度，成為世界各國的研究人員重點關注的問題。

二十世紀九十年代以來，星載激光測高(測距)技術逐步應用于衛星對地觀測。美國先后研制了火星觀測激光測高裝置(MOLA)和地球科學測高系統(GLAS)，并獲取了大量高精度的高程數據(精度為米級)。我國也大力發展星載激光測高技術，并且在我國第二代攝影定位衛星上以及繞月的嫦娥一號上有成功應用。由此，能看到星載激光測高裝置可以達到高精度地形圖繪制的高程精度要求，但是其無法獲得高分辨率的地面平面信息。因此，若能夠把星載激光測高技術與攝影測量相結合，用前者測高的數據校正后者的高程誤差，則有望解決上述的當前高精度地形圖繪制中所面臨的問題。但是，要將這兩種技術結合，其面臨的一個重要難題是如何精確地找到激光足印在圖像中的位置。因為，一方面星載的激光測高裝置采用的激光波長一般都是1064nm，另一方面激光脈沖極短，一般在10ns以內，這導致相機的感光器件難以探測到激光足印的信息。即使事先標定好了激光束與相機光軸的位置關系，衛星上天之后由于振動或者溫度變化劇烈等影響，這二者也會發生偏移。而二者偏移10角秒時，對應地面的偏差就會達到近25m(500km軌道)。因此若不解決上述問題，激光測得的高程數據也就很難與圖像中的位置匹配起來，也就無法用于校正攝影測量中的高程精度。

發明內容

本發明是為解決現有技術中的上述問題而提出的，其目的在于提供一種衛星攝影測量與激光測高技術融為一體的激光測繪系統，用于解決激光足印在衛星攝像圖像中的定位問題，能夠在無地面控制點情況下實現高精度的衛星三維測繪，利用激光測高的數據來校正通過攝影測量獲得的三維圖像中的高程誤差，從而獲取高精度的三維地形圖。

根據本發明的一個方面，提出了一種激光測繪系統，通過高空拍攝制作被測目標的三維圖像，其包括：脈沖激光器，發射脈沖激光束，并且該脈沖激光束的角度可調節；第一分光鏡，設置于光路中的所述脈沖激光器與所述被測目標之間，將來自所述脈沖激光器的激光束的一部分射向所述被測目標，并且在底面設有反射膜，可以使來自所述脈沖激光器的激光束的一部分被反射后，經分光面射向該第一分光鏡的與被測目標相反的一側；激光測高裝置，包含有能夠接收所述激光束照射所述被測目標后產生的散射光的雪崩光電二極管陣列單元，根據所述散射光，取得所述雪崩光電二極管陣列單元與所述被測目標間的距離、即高程信息，以及激光足印的位置信息；線陣式電荷耦合器件，隨著所述激光測繪系統的移動，拍攝所述待測目標的推掃圖像；面陣式電荷耦合器件，拍攝所述線陣式電荷耦合器件和所述雪崩光電二極管陣列單元，得到它們的圖像；第二分光鏡，設置于所述第一分光鏡的與所述被測目標相反的一側，可以使來自所述被測目標的光入射到所述線陣式電荷耦合器件，還可以使來自所述雪崩光電二極管陣列單元的光入射到所述面陣式電荷耦合器件；數據處理及控制裝置，接收來自所述激光測高裝置的高程信息、來自所述線陣式電荷耦合器件的所述被測目標的推掃圖像數據、來自所述面陣式電荷耦合器件的拍攝所述線陣式電荷耦合器件和所述雪崩光電二極管陣列單元的圖像，根據所述線陣式電荷耦合器件和所述雪崩光電二極管陣列單元的圖像，取得二者的相對位置，進一步根據所述相對位置和所述激光足印的位置信息，確定所述激光足印在所述被測目標的推掃圖像中的位置，從而制作該被測目標的三維圖像。