大數(shù)據(jù)時代給地理信息數(shù)據(jù)帶來了全新的機遇和挑戰(zhàn)，不同獲取地理信息數(shù)據(jù)的測量手段，為海量空間數(shù)據(jù)的積累提供了多種渠道。
1.獲取大數(shù)據(jù) 為人類提供前所未有的潛力
早在2011年，美國著名咨詢管理公司麥肯錫提出大數(shù)據(jù)時代的觀點：“數(shù)據(jù)，已經(jīng)滲透到當(dāng)今的每一個行業(yè)和業(yè)務(wù)職能領(lǐng)域，稱為重要的生產(chǎn)要素。人們對于海量數(shù)據(jù)的挖掘和運用，預(yù)示著新一波生產(chǎn)率增長和消費者盈余浪潮的到來”。大數(shù)據(jù)的概念在物理學(xué)、生物學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)以及軍事、金融通訊等行業(yè)的存在已有時日，但近期卻隨著互聯(lián)網(wǎng)和信息行業(yè)的發(fā)展引起人們的重大關(guān)注。
大數(shù)據(jù)時代的數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大（Volume）、類型繁多（Variety）、價值密度低（Value）和速度快時效高（Velocity）的特點，大數(shù)據(jù)時代的到來對人們駕馭數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)和利用數(shù)據(jù)的能力提出了新的挑戰(zhàn)，也為人們利用數(shù)據(jù)獲取最大的有用價值提供了前所未有的空間和潛力。
2.大數(shù)據(jù)時代測繪地理信息有機遇更有挑戰(zhàn)
大數(shù)據(jù)時代的來臨，也預(yù)示著測繪地理信息行業(yè)進入了一個全新的時代，給測繪地理信息時代的發(fā)展帶來了前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。
大數(shù)據(jù)時代的來臨，可能預(yù)示著新的、或破壞性業(yè)務(wù)模式的誕生，即所謂的“破壞式”創(chuàng)新。大數(shù)據(jù)蘊藏著巨大的商機，對于測繪地理信息行業(yè)而言，誰能抓住大數(shù)據(jù)帶來的商機，誰就能在未來關(guān)于數(shù)據(jù)資源的激烈競爭中利于不不敗之地。這里以基于位置服務(wù)（LBS，Location Based Services）為例，說明大數(shù)據(jù)時代給測繪地理信息行業(yè)蘊藏的巨大商機。基于位置服務(wù)（LBS）是測繪地理信息數(shù)據(jù)與互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用相結(jié)合的一種增值業(yè)務(wù)，通過獲取移動終端的位置信息，提供給移動用戶本人，實現(xiàn)各種與位置相關(guān)的業(yè)務(wù)服務(wù)。不需要太久，使用移動互聯(lián)網(wǎng)上網(wǎng)的用戶，將超過使用個人電腦上網(wǎng)的用戶。PPTV公司首席執(zhí)行官、Geo Tango創(chuàng)始人（被微軟收購）陶闖博士認(rèn)為，“移動互聯(lián)網(wǎng)+LBS”的商業(yè)模式未來將呈爆炸式的增長。大數(shù)據(jù)與LBS的結(jié)合，將給餐飲、娛樂、培訓(xùn)、購物等行業(yè)精準(zhǔn)營銷帶來前所未有的商業(yè)價值。
LBS商業(yè)模式的實現(xiàn)，需要有強大的測繪地理信息數(shù)據(jù)作為堅固的后盾支持。傳統(tǒng)意義上的測量數(shù)據(jù)已經(jīng)不能滿足信息化時代人們對地理信息數(shù)據(jù)的需求，信息化時代的測量數(shù)據(jù)不再只是傳統(tǒng)意義上的位置坐標(biāo)信息，而是包含了與時間空間特征并且與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的位置資源數(shù)據(jù)。由國家測繪局發(fā)起的西部測圖工程、海島（礁）測繪工程是名副其實的大數(shù)據(jù)獲取工程，僅西部測圖工程數(shù)據(jù)成果就達到13.4TB，而如此大的測量數(shù)據(jù)只通過常規(guī)的傳統(tǒng)測量手段來獲取不具有可操作性，只能通過新型的測量數(shù)據(jù)獲取手段——機載激光雷達測量系統(tǒng)。
3.激光雷達數(shù)據(jù)獲取手段值得關(guān)注
激光雷達測量是順應(yīng)大數(shù)據(jù)時代的到來而出現(xiàn)的一種新型測量數(shù)據(jù)獲取手段，激光雷達測量的核心為激光雷達掃描儀，通過將激光雷達掃描儀搭載在飛機、車、船等移動平臺上，獲取空間地理信息數(shù)據(jù)，記錄存儲，后期通過計算機硬件和軟件對這些地理信息數(shù)據(jù)進行測量、處理、分析、管理、顯示和應(yīng)用。由于飛機的飛行速度快，測繪時覆蓋的面積大，單位時間獲取的數(shù)據(jù)量極大。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為機載激光雷達測量手段的出現(xiàn)是測繪行業(yè)由傳統(tǒng)測量時代進入數(shù)字化測量時代的象征。
國內(nèi)的機載激光雷達測量系統(tǒng)最早都是有國外引進，典型的有Leica，Riegl和Optech等公司的產(chǎn)品，但是受限于國外進口設(shè)備高昂的價格，國內(nèi)能夠擁有這樣測量系統(tǒng)的單位并不多；根據(jù)相關(guān)單位反映，在后期使用國外進口設(shè)備的過程中，實際測量精度無法達到系統(tǒng)標(biāo)稱精度，究其原因為國外環(huán)境中標(biāo)定的參數(shù)在國內(nèi)并不適用，并且設(shè)備使用過程中如果出現(xiàn)系統(tǒng)問題，國內(nèi)代理商是沒有能力進行升級和維修的，只能將設(shè)備運回生產(chǎn)廠家才能進行維修，這樣整個過程下來順利的話也得半年時間，不僅耽誤工程項目進展，而且需要賣家承擔(dān)高昂的運費和維修費用，就像河南理工大學(xué)的一臺進口的地面掃描儀出現(xiàn)問題后，托運回奧地利本廠進行維修，花了接近一年的時間，光運費就花費了接近5萬人民幣。有的單位設(shè)備出現(xiàn)問題后直接就不再進行維修，導(dǎo)致設(shè)備一直處于閑置狀態(tài)。正是由于以上幾個原因，國外系統(tǒng)引進后真正的工程化利用率并不高，導(dǎo)致設(shè)備資源嚴(yán)重浪費。
正是在這樣的大環(huán)境下，為滿足大數(shù)據(jù)時代對測繪地理信息數(shù)據(jù)的需求，國產(chǎn)激光雷達測量系統(tǒng)生產(chǎn)商開始嶄露頭角，主要有北京北科天繪推出的A-Pilot機載激光雷達測量系統(tǒng)、車/船載R-Angle測量系統(tǒng)、和地面U-Arm三維激光掃描儀，還有廣州思拓力推出的X300地面激光掃描儀，廣州中海達的車載測量系統(tǒng)和LS300地面激光掃描儀。其中，國產(chǎn)機載激光雷達系統(tǒng)的只有北科天繪推出的A-Pilot系列。
圖1 A-Pilot機載激光雷達
A-Pilot機載激光雷達系統(tǒng)是適應(yīng)與我國山地貌和高效航測作業(yè)需求而研發(fā)的輕小型機載激光雷達設(shè)備。它外形簡單，重量輕巧，方便安裝在包括無人飛機、飛艇等各類飛行平臺上，并且其憑借70°的測繪掃描視場和每秒最多500K個脈沖的高掃描密度，使航空測繪掃描效率大大提高。
國產(chǎn)機載激光雷達測量系統(tǒng)主要由A-Pilot激光掃描儀（北科天繪）、慣導(dǎo)測量系統(tǒng)、攝影測量相機和計算機控制系統(tǒng)（北科天繪）組成。
圖2 國產(chǎn)激光雷達測量系統(tǒng)
首先，系統(tǒng)由北京北科天繪進行生產(chǎn)集成和出廠標(biāo)定，標(biāo)定環(huán)境為實際飛行作業(yè)環(huán)境，不存在標(biāo)定參數(shù)實際作業(yè)不適用情況。系統(tǒng)標(biāo)定完成出廠后提供配套的數(shù)據(jù)預(yù)處理解算軟件UI-AP系列，供用戶選擇。其次，系統(tǒng)全部為國內(nèi)廠家研發(fā)生產(chǎn)，相關(guān)技術(shù)人員全部在國內(nèi)，系統(tǒng)在使用過程中出現(xiàn)的任何問題都可在國內(nèi)迅速解決，將用戶損失降低到最小。最主要的是A-Pilot激光雷達是為了適應(yīng)我國多山地貌研制的，在保證高點密度的前提下，能夠?qū)崿F(xiàn)測區(qū)落差1000米以上的山區(qū)掃描作業(yè)。
目前，國產(chǎn)機載激光雷達測量系統(tǒng)經(jīng)過2011年和2012年的試飛驗證，2013年開始真正應(yīng)用與工程項目生產(chǎn)作業(yè)，主要應(yīng)用領(lǐng)域有大面積地形測繪、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、電力巡線等。#p#分頁標(biāo)題#e#
4.國產(chǎn)激光雷達工程化應(yīng)用數(shù)字成果
國產(chǎn)激光雷達測量系統(tǒng)能夠迅速高效地獲取測區(qū)激光點云和影像數(shù)據(jù)，通過計算機硬件和軟件處理，能夠快速生成測區(qū)4D數(shù)字產(chǎn)品，數(shù)字高程模型（DEM，Digital Elevation Model）、數(shù)字正射影像（DOM，Digital Orthographic Model）、數(shù)字表面模型（DRG，Digital Raster Graphic）和數(shù)字線化地圖（DLG，Digital Line Graphic）。
1.地形測繪
圖3b 數(shù)字高程模型（DEM）
2.地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測
圖4 數(shù)字表面模型（DSM）
圖5 裂縫區(qū)域
圖6 數(shù)字劃線圖（DLG）
3.電力巡線
圖7 電力線塔桿點云
4D數(shù)字產(chǎn)品能夠快速復(fù)合生成其他數(shù)字產(chǎn)品，滿足個行業(yè)需求，如電力線線點云數(shù)據(jù)與影像融合能夠生成3D電力線，進行數(shù)字電力系統(tǒng)管理。主要的4D復(fù)合產(chǎn)品如下圖所示：
圖8 4D復(fù)合產(chǎn)品
5.總結(jié)
激光雷達測量手段的出現(xiàn)是測繪行業(yè)由傳統(tǒng)測量時代進入數(shù)字化測量時代的象征。激光雷達測量系統(tǒng)能夠快速有效的獲取測區(qū)豐富的地理信息數(shù)據(jù)，包括坐標(biāo)和影像數(shù)據(jù)，能夠在一天時間內(nèi)獲取上百平方公里的測區(qū)數(shù)據(jù)，相比于傳統(tǒng)測量數(shù)據(jù)激光雷達數(shù)據(jù)量非常大，地理信息非常豐富，且獲取的數(shù)據(jù)類型比較多，需要通過后期融合數(shù)據(jù)處理才能得到數(shù)據(jù)成果。
國產(chǎn)激光雷達測量系統(tǒng)在測距、精度、激光頻率、視場角等技術(shù)指標(biāo)上可媲美甚至超越國際主流產(chǎn)品，是大數(shù)據(jù)時代名副其實的最高效測繪地理信息大數(shù)據(jù)獲取手段，相信在國務(wù)院辦公廳頒布的《關(guān)于促進地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展意見》的指導(dǎo)下，國產(chǎn)激光雷達測量設(shè)備將在地理信息國情普查中大展宏圖。
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