付成群，方　亮，謝立軍，王　勇

(解放軍理工大學(xué) 野戰(zhàn)工程學(xué)院，南京　210007)

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基于迅捷聯(lián)測(cè)的全息三維聯(lián)測(cè)方法

付成群，方亮，謝立軍，王勇

(解放軍理工大學(xué) 野戰(zhàn)工程學(xué)院，南京210007)

摘要：為快速獲取和實(shí)現(xiàn)再現(xiàn)空間實(shí)體對(duì)象的姿態(tài)、分層、分類以及其內(nèi)部地球物理特性，在3個(gè)基本假設(shè)的基礎(chǔ)上，引入了全息三維聯(lián)測(cè)的概念與內(nèi)涵，在理論上論述了機(jī)載雙頻激光雷達(dá)掃描技術(shù)、激光—高光譜共光路技術(shù)和瞬變電磁地空探測(cè)技術(shù)，并建立了迅捷聯(lián)測(cè)物理模型和全息三維數(shù)學(xué)模型，在應(yīng)用上論述了空陸聯(lián)測(cè)技術(shù)、水陸聯(lián)測(cè)技術(shù)和全息三維建模方法;空地聯(lián)測(cè)、光譜聯(lián)測(cè)、水陸聯(lián)測(cè)、地空探測(cè)等聯(lián)測(cè)理論與方法，在探測(cè)方法上密切關(guān)聯(lián)，在探測(cè)對(duì)象上互相補(bǔ)充，從而形成了全息三維聯(lián)測(cè)方法。

關(guān)鍵詞：全息三維;迅捷聯(lián)測(cè); 物理模型; 數(shù)學(xué)模型

1問(wèn)題提出

為解決高密度、高精度空間海量數(shù)據(jù)的快速獲取問(wèn)題，選用綜合集成了激光掃描儀、大幅面數(shù)字相機(jī)、差分導(dǎo)航定位和慣性測(cè)量裝置的機(jī)載激光雷達(dá)，可快速獲取高精度環(huán)境數(shù)據(jù)是有效措施。激光掃描可快速獲取高精度環(huán)境數(shù)據(jù)，但缺乏光譜特征數(shù)據(jù)，揭露偽裝能力弱；高光譜具有識(shí)別偽裝目標(biāo)優(yōu)勢(shì)，但識(shí)別目標(biāo)屬性受限制，將兩者結(jié)合可以解決空間目標(biāo)的精確定位和屬性識(shí)別等問(wèn)題。發(fā)展高光譜和激光聯(lián)合測(cè)量是必然之路。高光譜-激光雷達(dá)共光路聯(lián)測(cè)能有效解決空間目標(biāo)的精確定位和精細(xì)目標(biāo)識(shí)別問(wèn)題，但高光譜-激光雷達(dá)共光路聯(lián)測(cè)只能探測(cè)地表以上目標(biāo)，不能從空中對(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)。為了解決從空中對(duì)地表和水下目標(biāo)同步聯(lián)測(cè)，發(fā)展水陸聯(lián)測(cè)系統(tǒng)成為必然選擇[1]。水陸聯(lián)測(cè)解決了地表和水下目標(biāo)同步聯(lián)測(cè)問(wèn)題，但測(cè)繪技術(shù)無(wú)法探測(cè)地表以下目標(biāo)，對(duì)地下目標(biāo)的成像探測(cè)無(wú)能為力，必須借助于地球物理探測(cè)技術(shù)，解決從空中對(duì)地下目標(biāo)探測(cè)的難題，地空逆合成孔徑瞬變電磁探測(cè)方法[2]就是解決從空中對(duì)地下目標(biāo)成像探測(cè)的不二選擇。

空地聯(lián)測(cè)、高光譜激光聯(lián)測(cè)、水陸聯(lián)測(cè)、地空探測(cè)等探測(cè)理論與方法，在探測(cè)方法上相互關(guān)聯(lián)，在探測(cè)對(duì)象上互相補(bǔ)充，全息三維聯(lián)測(cè)是測(cè)繪學(xué)與地球物理學(xué)的交叉融合發(fā)展的產(chǎn)物。

2基本假設(shè)

1)實(shí)體對(duì)象在空間上具有姿態(tài)、分層、分類的結(jié)構(gòu)性和內(nèi)部的地球物理特性，光學(xué)可見(jiàn)的實(shí)體對(duì)象具有光譜特性，地下介質(zhì)實(shí)體目標(biāo)只能探測(cè)空間姿態(tài)和地球物理屬性數(shù)據(jù)，不能獲取光譜屬性數(shù)據(jù)；

2)地面和空中可見(jiàn)光實(shí)體對(duì)象由其空間維結(jié)構(gòu)信息和光譜維屬性信息進(jìn)行逆向精細(xì)建模再現(xiàn)，必要時(shí)增加內(nèi)部地球物理特征信息進(jìn)行界定；

3)地下和水下實(shí)體對(duì)象由其空間維結(jié)構(gòu)信息和其內(nèi)部地球物理屬性信息經(jīng)反演推斷確定。

3全息三維聯(lián)測(cè)概念與內(nèi)涵

3.1全息三維的概念與內(nèi)涵

過(guò)去的三維往往只有3層，不具備結(jié)構(gòu)化，因此不能叫全息。具備結(jié)構(gòu)化，首先對(duì)象化，其次是要要分層分類，再次要有實(shí)體化。實(shí)體就是對(duì)象，三維就是實(shí)體對(duì)象的空間結(jié)構(gòu)。三維建模就是對(duì)空間實(shí)體對(duì)象的結(jié)構(gòu)建模。

全息就是空間實(shí)體對(duì)象的表面的光譜屬性信息及其內(nèi)部地球物理屬性信息(如電性、磁性、音頻等)。

全息三維就是空間實(shí)體對(duì)象的表面光譜特性信息及其內(nèi)部的地球物理特性信息。

全息三維有4個(gè)特點(diǎn)：

1)真實(shí)化：更精細(xì)、更精確、更真實(shí)；

2)智能化：全自動(dòng)智能化生產(chǎn)，自動(dòng)建立全息三維，突破多要素自動(dòng)分類提取的難題；

3)結(jié)構(gòu)化：分層、分類要有結(jié)構(gòu)性，而且管理到實(shí)體；

4)高效化：實(shí)現(xiàn)效率提高，一測(cè)多用，應(yīng)用范圍大大拓寬。

3.2迅捷聯(lián)測(cè)的概念與內(nèi)涵

近年來(lái)，測(cè)繪技術(shù)與地球物理探測(cè)技術(shù)都取得重大進(jìn)步：三維激光掃描技術(shù)、高光譜成像技術(shù)、瞬變電磁探測(cè)技術(shù)、多波束掃描測(cè)深技術(shù)等新技術(shù)的發(fā)展較大地緩解了大數(shù)據(jù)時(shí)代的數(shù)據(jù)需求。但是，還存在著以下不足：

三維激光掃描技術(shù)能快速獲取高密度激光點(diǎn)云，從而能解算出實(shí)體對(duì)象的空間三維姿態(tài)，但是不能獲取目標(biāo)的光譜屬性信息，也不能獲取實(shí)體對(duì)象內(nèi)部地球物理特征信息；高光譜成像技術(shù)能獲取實(shí)體對(duì)象的光譜屬性信息，但是不能快速得到空間目標(biāo)的三維姿態(tài)，也不能獲取實(shí)體對(duì)象內(nèi)部地球物理特征信息；三維激光掃描與大幅面數(shù)字相機(jī)積木式綜合集成能解決同步獲取實(shí)體對(duì)象的三維姿態(tài)和光譜屬性，探索復(fù)合聯(lián)測(cè)的技術(shù)路線，極大地提高同步聯(lián)測(cè)的效率，但是不能解決像元與激光點(diǎn)云精確匹配問(wèn)題，精度提升困難，不能獲取實(shí)體對(duì)象內(nèi)部地球物理特征信息；地球物理探測(cè)技術(shù)能獲取實(shí)體對(duì)象地球物理屬性信息，但是存在鉆孔數(shù)據(jù)多解性問(wèn)題，以及三維地質(zhì)建模與測(cè)繪數(shù)據(jù)精確匹配問(wèn)題；船載激光掃描與多波束測(cè)深綜合集成技術(shù)能同步獲取江河、湖泊、潮間帶水下地形數(shù)據(jù)與岸上地形數(shù)據(jù)，但是如果岸邊環(huán)境惡劣則不能使用，且水際線附近數(shù)據(jù)品質(zhì)非常差；機(jī)載綠色激光能探測(cè)淺水域水下地形，也能探測(cè)岸上地形信息，但是由于藍(lán)綠激光波長(zhǎng)在480～570 nm，存在光斑較大而造成精度差；高分辨率大幅面數(shù)據(jù)相機(jī)成像對(duì)于特定光學(xué)波段的偽裝目標(biāo)不能識(shí)別，全波段高光譜成像能通過(guò)不同波段目標(biāo)成像對(duì)比揭露偽裝，但是數(shù)據(jù)量大，且解算方法智能化效率仍需提高；移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、智能機(jī)器人設(shè)備是支撐真三維全矢量數(shù)字地球技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)，但是，基于點(diǎn)云特征智能提取的點(diǎn)云分類技術(shù)、三維矢量模型金字塔智能建模技術(shù)、海量不同尺度地表數(shù)據(jù)融合技術(shù)、智能自由凹邊界三角剖分技術(shù)、三維矢量模型智能拓?fù)湟恢路治黾夹g(shù)、三維智能地質(zhì)建模技術(shù)仍是制約發(fā)展的瓶頸；缺少快速、簡(jiǎn)潔、智能、同步、高效的數(shù)據(jù)獲取理論支撐，缺少同時(shí)獲取空(空中)、地(地下)、水(水下)、陸(地面)實(shí)體對(duì)象的技術(shù)措施；三維空間實(shí)體對(duì)象的光譜維屬性數(shù)據(jù)和地球物理特性數(shù)據(jù)基于時(shí)間序列演變的多維空間建模方法仍缺少理論基礎(chǔ)與支撐。

為了快速、簡(jiǎn)潔、高效獲取海量全息三維數(shù)據(jù)，需要引入迅捷聯(lián)測(cè)的概念。迅捷就是全息三維數(shù)據(jù)獲取快速、簡(jiǎn)潔、高效，數(shù)據(jù)要素自動(dòng)分類提取，智能結(jié)構(gòu)建模。

聯(lián)測(cè)是相對(duì)傳統(tǒng)的專項(xiàng)勘測(cè)而言，是指一次勘測(cè)能同步獲取多類屬性的信息，即包括不同空間對(duì)象同類信息的同步獲取，如陸上地形信息與水下地形信息同步勘測(cè)的水陸聯(lián)測(cè)，也包括同一空間對(duì)象不同類信息的同步獲取，如同步獲取空間對(duì)象的三維空間結(jié)構(gòu)信息和光譜屬性信息的光譜聯(lián)測(cè)。

迅捷聯(lián)測(cè)是指快速、簡(jiǎn)潔、高效、同步獲取多類屬性信息，數(shù)據(jù)要素自動(dòng)分類提取，智能結(jié)構(gòu)建模。迅捷聯(lián)測(cè)有4個(gè)特點(diǎn)：

1)快速化：用動(dòng)態(tài)探測(cè)技術(shù)替代靜態(tài)探測(cè)技術(shù)，借助高效探測(cè)平臺(tái)快速獲取實(shí)體對(duì)象全息三維數(shù)據(jù)；

3)簡(jiǎn)潔化：數(shù)據(jù)采集無(wú)人化，數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化，數(shù)據(jù)建模智能化；

4)復(fù)合化：空地水陸多介質(zhì)立體空間、多目標(biāo)實(shí)體對(duì)象一體化勘測(cè)。

4迅捷聯(lián)測(cè)方法與物理模型

為快速同步獲取空中、地面、地下和水下空間實(shí)體目標(biāo)的空間姿態(tài)、光譜屬性和地球物理屬性信息，需采用迅捷聯(lián)測(cè)的勘測(cè)方法[3]，物理結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　迅捷聯(lián)測(cè)系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)

圖2　激光高光譜共光路物理模型

4.2水陸聯(lián)測(cè)物理模型

機(jī)載雙頻激光雷達(dá)水陸聯(lián)測(cè)技術(shù)是利用機(jī)載激光器發(fā)射和接收藍(lán)綠和紅外激光，探測(cè)水底深度、水下目標(biāo)和陸地地形的一種先進(jìn)的遙測(cè)技術(shù)。雖然藍(lán)綠激光可以對(duì)陸地實(shí)施探測(cè)，但其頻率難以增加，降低了探測(cè)速度，而紅外激光可以快速對(duì)陸地實(shí)施探測(cè)，但無(wú)法穿透水體，因此，將兩者結(jié)合使用，可以實(shí)現(xiàn)水下和陸地的聯(lián)合快速探測(cè)[4]。機(jī)載水陸聯(lián)測(cè)原理如圖3所示。機(jī)載雙頻激光水陸聯(lián)測(cè)物理模型如圖4所示。

圖3　水陸聯(lián)測(cè)原理

4.3逆合成孔徑瞬變電磁探測(cè)物理模型

瞬變電磁探測(cè)利用不接地回線向地下發(fā)射一次脈沖磁場(chǎng)，在一次脈沖磁場(chǎng)間歇期間利用線圈或接地電極觀測(cè)地下介質(zhì)中的二次感應(yīng)渦流場(chǎng)，從而探測(cè)地下實(shí)體目標(biāo)電阻率[5]，探測(cè)原理如圖5所示。地空瞬變電磁探測(cè)是在地面設(shè)置電磁發(fā)射源和空中探測(cè)平臺(tái)差分導(dǎo)航基站，運(yùn)用空中平臺(tái)進(jìn)行探測(cè)[6]，其物理模型如圖6所示。

圖4　機(jī)載雙頻激光水陸聯(lián)測(cè)物理模型

圖5　逆合成孔徑瞬變電磁探測(cè)原理

圖6　逆合成孔徑瞬變電磁探測(cè)物理模型

5全息三維數(shù)學(xué)模型

5.1構(gòu)建海量數(shù)據(jù)集合

5.1.1構(gòu)建海量激光雷達(dá)@多波束點(diǎn)云數(shù)據(jù)集合

激光雷達(dá)@多波束測(cè)深系統(tǒng)獲取的均為實(shí)體目標(biāo)表層高密度點(diǎn)云數(shù)據(jù)，用于描述實(shí)體目標(biāo)的空間姿態(tài)。

設(shè)實(shí)體對(duì)象空間姿態(tài)點(diǎn)云的集合為o，則：

互聯(lián)網(wǎng)的興起造就了電子商務(wù)時(shí)代，并改變了人們?nèi)粘５纳罘绞剑贤ǚ绞?、娛?lè)方式、購(gòu)物方式、支付方式、學(xué)習(xí)方式等。2017年8月中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心（CNNIC）發(fā)布第42次《中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告》顯示：“截至2018年6月，中國(guó)網(wǎng)民規(guī)模達(dá)到8.02億，占全球網(wǎng)民總數(shù)的五分之一，互聯(lián)網(wǎng)普及率為57.7%，超過(guò)全球平均水平；互聯(lián)網(wǎng)為代表的數(shù)字技術(shù)正在加速與經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域深度融合，成為促進(jìn)我國(guó)消費(fèi)升級(jí)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型、構(gòu)建國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)的重要推動(dòng)力?！雹?/p>

(1)

o為激光點(diǎn)云集合；Ni為第i點(diǎn)的點(diǎn)號(hào)；xi,yi,zi為第i點(diǎn)空間坐標(biāo)。

5.1.2建立高光譜數(shù)據(jù)集合

高光譜數(shù)據(jù)有BSQ、BLP以及BIP三種格式。BSQ高光譜數(shù)據(jù)為ik(xi,yi,rk,Gk,Bk,k,α)(1≤k≤L，1≤xi≤M，1≤yi≤M)表示第k波段空間位置為(xi,yi)的像素(rk,Gk,Bk)，其中L為波段數(shù)，M與N分別為波段的高度與寬度，α為反射系數(shù)。

設(shè)BSQ高光譜數(shù)據(jù)集合為i，則：

(2)

(3)

設(shè)rU,V表示波段U與V之間的相互關(guān)系數(shù)，則

(4)

5.1.3構(gòu)建地下實(shí)體目標(biāo)鉆孔數(shù)據(jù)集合

地下實(shí)體目標(biāo)的地球物理屬性數(shù)據(jù)包括密度、磁性、電性、彈性、放射性等物理性質(zhì)，通常通過(guò)研制物理性質(zhì)的差異為基礎(chǔ)來(lái)確定其類別。物理性質(zhì)數(shù)據(jù)由采集手段確定。

逆合成孔徑地空瞬變電磁探測(cè)地下介質(zhì)獲取的數(shù)據(jù)：地面坐標(biāo)，深度，衰減時(shí)間，電阻率。

設(shè)地下實(shí)體目標(biāo)鉆孔數(shù)據(jù)集合為j，則：

(5)

5.2創(chuàng)建全矢量三維數(shù)字表面模型

1)激光點(diǎn)云與高光譜數(shù)據(jù)融合。激光與光譜數(shù)據(jù)融合流程如圖7所示，融合方法如下：

步驟1：處理GPS和IMU數(shù)據(jù)，將GPS和IMU數(shù)據(jù)與事件記錄文件對(duì)應(yīng)，找出飛行試驗(yàn)段的GPS數(shù)據(jù)，并對(duì)應(yīng)到激光測(cè)點(diǎn)處；

步驟2：根據(jù)內(nèi)部時(shí)間記錄，對(duì)GPS+IMU數(shù)據(jù)、編碼器數(shù)據(jù)、激光測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行同步化和配準(zhǔn)，將坐標(biāo)和姿態(tài)數(shù)據(jù)差值到每個(gè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)中；

步驟3：根據(jù)內(nèi)部時(shí)間記錄，對(duì)GPS+IMU數(shù)據(jù)、CCD數(shù)據(jù)進(jìn)行同步化和配準(zhǔn)，將坐標(biāo)和姿態(tài)數(shù)據(jù)差值到每個(gè)CCD像元數(shù)據(jù)中；

步驟4：通過(guò)坐標(biāo)和姿態(tài)，將激光測(cè)點(diǎn)與CCD像元進(jìn)行配準(zhǔn)；

步驟5：合并和生成三維高光譜點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

圖7　激光與高光譜數(shù)據(jù)融合方法

2)全矢量三維數(shù)字表面模型。全矢量三維數(shù)字表面模型是針對(duì)現(xiàn)有以DEM+DOM為核心的數(shù)字平臺(tái)存在的缺陷，實(shí)現(xiàn)海量的、激光點(diǎn)云、線、面構(gòu)成的全矢量三維模型的動(dòng)態(tài)加載、顯示、漫游、縮放的數(shù)字平臺(tái)。矢量三維數(shù)字表面模型平臺(tái)具有的核心功能：動(dòng)態(tài)加載、顯示、漫游、縮放、瀏覽海量矢量三維不規(guī)則三角網(wǎng)地表模型；支持在三維地球不規(guī)則地表上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)切割與開(kāi)挖分析；支持在三維地球顯示任意海量電力線路走廊的三維矢量點(diǎn)云數(shù)據(jù)；支持實(shí)現(xiàn)三維地球上動(dòng)態(tài)加載顯示任意線路的三維電力線路及鐵塔矢量模型；支持實(shí)現(xiàn)三維地球地表模型與影像的半透明顯示；支持在三維地球上進(jìn)行三維地質(zhì)剖面建模與顯示；支持在三維地球上顯示三維矢量文字、矢量標(biāo)注與矢量CAD圖形等；支持在三維地球上進(jìn)行水流動(dòng)、下雨、冒煙、起火等自然景觀三維仿真模擬；支持在三維地球不規(guī)則三角網(wǎng)地表模型上進(jìn)行各種局部點(diǎn)或子區(qū)域的變形實(shí)時(shí)顯示、仿真分析等。因此，全矢量三維數(shù)字表面模型是全新的三維數(shù)字平臺(tái)技術(shù)，將推進(jìn)三維數(shù)字地球平臺(tái)技術(shù)在各行業(yè)的數(shù)字化、可視化應(yīng)用領(lǐng)域取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。

5.3創(chuàng)建三維智能地質(zhì)模型

圖8　用邊界層表示地質(zhì)模型圖

在地質(zhì)分層表面模型上疊加DEM和DOM數(shù)據(jù)，采用同樣的方法，可以對(duì)地表模型與地下地質(zhì)模型疊加。若地表模型和地下地質(zhì)模型采用同樣的坐標(biāo)參數(shù)，則只要將兩數(shù)據(jù)統(tǒng)一導(dǎo)入到一個(gè)展示平臺(tái)，系統(tǒng)將自動(dòng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫拼接；若地表模型和地下地質(zhì)模型采用的是不同的坐標(biāo)參數(shù)，通常在地質(zhì)模型生成初，將其對(duì)應(yīng)的鉆孔數(shù)據(jù)，按照影像數(shù)據(jù)的坐標(biāo)參數(shù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一坐標(biāo)參數(shù)下，三維智能地質(zhì)模型效果如圖9所示。

圖9　三維智能地質(zhì)模型

6勘測(cè)效能評(píng)估

6.1勘測(cè)效能模型

本文利用指數(shù)法研究全息三維聯(lián)測(cè)方法效能。由于勘測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能具有相似性，因此根據(jù)工程物理學(xué)中的相似理論與量綱分析，建立度量勘測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部效能指數(shù)的白金漢方程。該方程具有如下形式：

(6)

其中：C為常系數(shù)，iKC表示勘測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部效能指數(shù)，各π項(xiàng)是由量綱分析導(dǎo)出的準(zhǔn)則方程。這些準(zhǔn)則是由勘測(cè)系統(tǒng)的各種物理參數(shù)通過(guò)代數(shù)符號(hào)聯(lián)結(jié)成的無(wú)因次參數(shù)群。

在勘測(cè)系統(tǒng)指數(shù)分析中，影響勘測(cè)效能的因素主要有：勘測(cè)時(shí)間、安全性、勘測(cè)人數(shù)和勘測(cè)效果。從綜合反映勘測(cè)系統(tǒng)能力角度考慮，影響勘測(cè)指數(shù)的主要因素有：勘測(cè)時(shí)間(SJ )、勘測(cè)效果(XG )、安全性(AQ )、勘測(cè)人數(shù)(RS )。在影響因素排序上，勘測(cè)效果與勘測(cè)速度并重，勘測(cè)人員使用與勘測(cè)時(shí)間影響安全性，通過(guò)量綱分析及專家分析，勘測(cè)系統(tǒng)指數(shù)的數(shù)學(xué)模型如下：

(7)

6.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)與對(duì)分析

試驗(yàn)條件：某區(qū)域正面寬度8 000 M，5 M等深線以淺至陸地縱深800 M，總面積6.4 km2的區(qū)域，水質(zhì)清澈，符合藍(lán)綠激光測(cè)深要求。

6.2.1常規(guī)勘測(cè)方法

勘測(cè)人數(shù)：27人，陸上勘測(cè)18人，水下勘測(cè)9人；

勘測(cè)時(shí)間：采用電子速測(cè)技術(shù)，運(yùn)用無(wú)幅站勘測(cè)模式，分成3個(gè)小組，勘測(cè)速度1 km2/H，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理，總體勘測(cè)時(shí)間：6.5 H；

勘測(cè)效果：人工測(cè)量精度較高，地圖精度能達(dá)到10分米；

安全性：人工現(xiàn)地作業(yè)，安全性低。

6.2.2全息三維聯(lián)測(cè)方法

勘測(cè)人數(shù)：飛行控制1人，地面站1人，駕駛員1人，共3人；

勘測(cè)時(shí)間：勘測(cè)高度350 M，勘測(cè)寬度280 M，按800 M縱深，規(guī)劃3條航線能覆蓋全域。飛行速度180 km/H，勘測(cè)時(shí)間約20 min；試驗(yàn)時(shí)缺少數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理軟件，人工數(shù)據(jù)處理增加了3 H；

勘測(cè)效果：差分定位@慣性測(cè)量復(fù)合導(dǎo)航，測(cè)量精度在30 cm，陸地紅外激光測(cè)量能達(dá)到每平方米10～20點(diǎn)，水下測(cè)量由于藍(lán)綠激光光斑較大，測(cè)量點(diǎn)云密度較低，點(diǎn)云密度能能達(dá)到2～4點(diǎn)/M2，地圖比例尺能達(dá)到1∶1 000，地圖分辨率：0.1 m，這個(gè)密度經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理能識(shí)別水下目標(biāo)，基本滿足使用要求。

安全性：采用無(wú)人化作業(yè)模式，安全性高。

6.3勘測(cè)效能評(píng)估計(jì)算

常規(guī)勘測(cè)方法iKCCG計(jì)算結(jié)果

C·300.4400.1/650.3810.2=0.698 8C

(8)

基于迅捷聯(lián)測(cè)的全息三維聯(lián)測(cè)方法iKCQX計(jì)算結(jié)果

(9)

通過(guò)常規(guī)勘測(cè)指數(shù)與三維全息聯(lián)測(cè)指數(shù)對(duì)比，計(jì)算得出勘測(cè)效能評(píng)價(jià)指數(shù)。

(10)

即：采用基于迅捷聯(lián)測(cè)三維全息聯(lián)測(cè)方法比常規(guī)勘測(cè)方法效能提高2.584 6倍。

7結(jié)語(yǔ)

運(yùn)用全息三維能準(zhǔn)確描述實(shí)體對(duì)象的空間結(jié)構(gòu)、表面光譜特性及其內(nèi)部的地球物理特性信息，同地面模型相比較，描述更精細(xì)、更真實(shí)；運(yùn)用迅捷聯(lián)測(cè)的勘測(cè)方法能快速、簡(jiǎn)潔、高效、同步獲取多類屬性信息，勘測(cè)效率有很大的提高。通過(guò)東山島海域機(jī)載雙頻激光雷達(dá)水陸聯(lián)測(cè)實(shí)驗(yàn)、南京治山的地空探測(cè)實(shí)驗(yàn)、孟津黃河白鶴段的船載水陸聯(lián)測(cè)實(shí)驗(yàn)，以及在南京開(kāi)展的激光高光譜聯(lián)測(cè)試驗(yàn)，驗(yàn)證了全息三維聯(lián)測(cè)具有可行性。當(dāng)前的全息三維聯(lián)測(cè)水平同專項(xiàng)勘測(cè)相比較效能提高到2.584 6倍，未來(lái)仍有較大提升空間?？梢哉f(shuō)，全息三維迅捷聯(lián)測(cè)是互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代對(duì)大數(shù)據(jù)強(qiáng)烈需要和發(fā)展的產(chǎn)物，是未來(lái)勘測(cè)方法的發(fā)展方向。

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(責(zé)任編輯楊繼森)

本文引用格式：付成群，方亮，謝立軍，等.基于迅捷聯(lián)測(cè)的全息三維聯(lián)測(cè)方法[J].兵器裝備工程學(xué)報(bào)，2016(5):123-128.

Citation format:FU Cheng-qun,FANG Liang,XIE Li-jun,et al.Method of Three-Dimension Holographic Joint Survey Based on Quick Joint Survey[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2016(5):123-128.

Method of Three-Dimension Holographic Joint Survey Based on Quick Joint Survey

FU Cheng-qun,FANG Liang,XIE Li-jun,WANG Yong

(Engineering Institute of Engineering Corps,PLA University of Science and Technology,Nanjing 210007,China)

Abstract:To quickly acquire and reproduce the attitude,stratification,classification and its internal geophysical characteristics of the space entity object,on the basis of the three basic assumptions,this article introduced the concept and content of holographic three dimension simultaneous surveying,and it discussed the airborne dual frequency lidar scanning technology,laser-hyperspectral common path technology and transient electromagnetic underground and airborne detecting technology in theory,and the quick joint survey physical models and three dimension holography mathematical models were established,and it discussed airborne and overland simultaneous surveying technology,submarine and overland simultaneous surveying technology and holographic three-dimensional modeling in the application.The theory and method of airborne and overland simultaneous surveying,spectral simultaneous surveying,submarine and overland simultaneous surveying,underground and airborne detecting are closely related on the detection method,and are complement to each other in the detecting object,thus forming a three-dimensional holographic joint measurement method.

Key words:three dimension holography; quick joint survey; physical model; mathematical model

doi:【信息科學(xué)與控制工程】10.11809/scbgxb2016.05.030

收稿日期：2015-11-10；修回日期：2015-12-15

基金項(xiàng)目：國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目資助(2014AA7042011)

作者簡(jiǎn)介：付成群(1975—)，博士，副教授，主要從事工程偵察與指控研究。

通信作者：方亮(1983—)，工程師，主要從事測(cè)繪工程和戰(zhàn)場(chǎng)感知研究。

中圖分類號(hào)：E917

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2096-2304(2016)05-0123-06