《高分辨率激光雷达及应用》

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该项目属于测绘科学与技术领域摄影测量与遥感学科。激光雷达高分辨率三维成像技术是对现实世界进行大立体高动态透彻感知与数字化不可或缺的重要手段。该项目实施初期,由于材料、微电子及工艺等原因,激光雷达等核心技术与装置一直被国外少数公司垄断,大范围、高精度、高分辨率的激光雷达装备长期依赖进口,价格昂贵且服务滞后,且缺乏有效的海量点云管理与处理软件,导致激光雷达未能在测绘领域广泛应用。在国家863计划、国家自然基金与湖北省重大科研计划等项目支持下,项目组发明基于全波形激光雷达,研发海量激光点云数据管理和三维测图软件,研制跨载体平台一体化移动三维测量系统等核装备,并在河(海)岸地形测量、公路铁路精密三维测量和高精度地图采集等典型领域成功应用,并应用推广到“一带一路”国家。主要科技创新如下:

(1)针对大范围场景三维信息高分辨率、高精度与快速获取等难题,发明基于光纤激光器的全波形激光雷达,提出高重频激光回波信号宽动态接收和波形精确定位方法,实现激光测量频率500kHz、范围1.5米~1500米、角度分辨率0.001度和5毫米精度。

(2)针对海量离散点云数据的高效存储管理与自动处理难题,发明基于多层金字塔云架构和三级动态八叉树模型的海量点云融合存储与高效索引方法,提出点云自适应噪点去除和地物智能提取技术,研发基于点云三维测图软件,突破离散点云转化为测绘地理信息4D产品的技术瓶颈。

(3)针对河(海)岸测绘、公路铁路勘测以及高精度地图采集等新兴行业应用需求,研制跨载体平台的一体化移动三维激光测量系统,提出基于最小二乘配置的点云精度增强和安置参数自动标定方法,在吉林省图们江和鸭绿江等国界河流航道勘测、澳门习惯水域划定以及巴基斯坦铁路改建等项目中推广应用。

成果获授权发明专利9项,实用新型专利13项,软著20项,参与制订国家、行业及地方标准3项,发表期刊论文30余篇。全波形激光雷达达到国际先进水平,填补国内空白,促进了测绘技术向其它相关行业领域的渗透。近三年累计新增直接产值2.24亿元,新增直接利税0.52亿元,取得了显著的社会和经济效益。

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