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案例 | mdLiDAR3000LR 方案應(yīng)用于貴州省某河道測(cè)量項(xiàng)目

2020-10-13 13:20 性質(zhì)：轉(zhuǎn)載 作者： 鎂科眾思市場(chǎng)部 來(lái)源： Microdrones
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2020年年初，貴州省某設(shè)計(jì)院客戶需要使用無(wú)人機(jī)搭載激光雷達(dá)掃描一段河道，河道全長(zhǎng)1.3千米，相關(guān)區(qū)域面積253,350平方米。另外，客戶希望進(jìn)行帶狀測(cè)繪以提高效率...





2020年年初，貴州省某設(shè)計(jì)院客戶需要使用無(wú)人機(jī)搭載激光雷達(dá)掃描一段河道，河道全長(zhǎng)1.3千米，相關(guān)區(qū)域面積253,350平方米。
另外，客戶希望進(jìn)行帶狀測(cè)繪以提高效率。
數(shù)據(jù)要求：

  • 成果需求: Las格式三維點(diǎn)云
  • 準(zhǔn)確度: ≤10cm
  • 坐標(biāo)參考框架: CTRF2000
  • 投影坐標(biāo)系: CGCS2000 CM108E
  • 高程系統(tǒng): 大地高

應(yīng)用難點(diǎn)：

  • 測(cè)區(qū)海拔較高，正值北方初春時(shí)節(jié)，風(fēng)力較大；
  • 測(cè)區(qū)高低起伏較大；
  • 現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)沙很大，特別起風(fēng)之后，對(duì)飛機(jī)的防護(hù)等級(jí)要求較高；

測(cè)區(qū)概覽圖





實(shí)施方案
Microdrones端對(duì)端工作流程：



規(guī)劃



項(xiàng)目要求、精度和可交付成果

項(xiàng)目要求
技術(shù)
機(jī)載激光雷達(dá)
可交付成果
三維點(diǎn)云
精度 σ（Z/高程）
10 厘米
數(shù)據(jù)收集時(shí)間
1 天內(nèi)
坐標(biāo)參考框架
CTRF 2000
投影坐標(biāo)系
CGCS2000 CM108E
高程基準(zhǔn)
橢球高/大地高

目標(biāo)區(qū)域



處理參數(shù)

  • 可交付成果：點(diǎn)云
  • 投影：CGCS2000 CM108E
  • 坐標(biāo)參照框架：CTRF2000
  • 高程基準(zhǔn)：大地高



飛行參數(shù)
mdSolution: mdLiDAR3000LR 集成方案

  • 應(yīng)用場(chǎng)景廣泛
  • 少數(shù)能在120米以上飛行的激光雷達(dá)
  • 穩(wěn)定性好，安裝在md4-3000無(wú)人機(jī)上
  • 易上手的處理軟件，很大限度減少后處理步驟
  • 可調(diào)控 & 長(zhǎng)測(cè)程，滿足項(xiàng)目要求的高效解決方案



高度設(shè)置：300 米

  • 為達(dá)到預(yù)期表面反射率設(shè)置的最大高度
  • 在該飛行高度上可獲得最大點(diǎn)云密度
  • 兼顧效率的高度規(guī)劃  

速度：7 米/秒

  • 飛行速度直接決定了點(diǎn)云密度

視角：100

  • 每個(gè)航帶所能覆蓋的最大區(qū)域

重疊度：40%

  • 可能存在的不規(guī)則地形

  • 城市區(qū)域的建筑物



各種材料反射率參照表

目標(biāo) — GCP/檢查點(diǎn)：6個(gè)

  • 現(xiàn)場(chǎng)在已知控制點(diǎn)上進(jìn)行架設(shè)基站，采集靜態(tài)GNSS數(shù)據(jù)

  • 采用RTK打點(diǎn)的方式采集檢核點(diǎn)，共計(jì)6個(gè)，建議使用靶標(biāo)，如無(wú)，可以采集特征點(diǎn)

  • GPS設(shè)備采用徠卡GS18 RTK



飛行方向：跟隨河道帶狀飛行

  • 帶狀飛行可以顯著提高飛行效率（省電）

  • 跟隨河道有助于更好的采集河道信息






飛行參數(shù)摘要：



預(yù)期的項(xiàng)目誤差



注：該數(shù)值基于集成系統(tǒng)的規(guī)格推算
 飛行與數(shù)據(jù)采集





數(shù)據(jù)收集

  • 系統(tǒng)：mdLiDAR3000LR

  • 高度：300 米

  • 速度：7 米/秒

  • 使用導(dǎo)入DSM 進(jìn)行仿地飛行

  • 飛行方向：沿河道方向

  • 飛行次數(shù)：1 個(gè)

  • 地面檢核點(diǎn)：7 個(gè)（使用徠卡GS18 RTK測(cè)得）

  • 視角：80

  • 重疊：40%

  • 覆蓋的區(qū)域：2000 x 200 米

  • 飛行時(shí)間：29分鐘



使用mdCockpit軟件執(zhí)行飛行任務(wù)
在平板電腦上規(guī)劃、監(jiān)控、調(diào)整、分析和控制任務(wù)。功能性、靈活性和飛行：一切盡在掌握之中。





數(shù)據(jù)處理與展示



目標(biāo)的質(zhì)量控制

  • 所有目標(biāo)都在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)
  • 所有目標(biāo)都被完全覆蓋
  • 所有目標(biāo)都不存在初始化的問題





mdInfinity：軌跡處理和軌跡文件 Sbet 生成



mdInfinity —處理狀態(tài)



mdInfinity — 軌跡 RMS（X 軸、Y 軸和 Z 軸）

  • 數(shù)值為零，意味著數(shù)據(jù)質(zhì)量非常好

  • XYZ三個(gè)方向的軌跡精度都非常好

mdInfinity數(shù)據(jù)處理平臺(tái)：LiDAR 地理定位和定向
校準(zhǔn)報(bào)告：



mdInfinity應(yīng)用界面：



經(jīng)過(guò)地理定位后的LiDAR點(diǎn)云：



mdInfinity數(shù)據(jù)處理軟件和第三方軟件：可交付測(cè)繪成果的生成





質(zhì)量控制





航帶校準(zhǔn)分析
兩條航帶的橫截面：



  • 藍(lán)色：第 6 條航帶

  • 橙色：第 7 條航帶

兩條航帶的噪聲包絡(luò)線必須保持一致，必須混合兩條航帶，不得使一條航帶高于另一條航帶。
在該實(shí)測(cè)項(xiàng)目中，Microdrones 使用了 mdLIDAR3000LR 無(wú)人機(jī)集成系統(tǒng)，在演示區(qū)域飛行1個(gè)架次，共掃描0.772平方公里，飛行高度300米，采集了GNSS數(shù)據(jù)，機(jī)載激光雷達(dá)原始數(shù)據(jù)，慣導(dǎo)數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)處理得到了該區(qū)域的數(shù)字三維點(diǎn)云，點(diǎn)云密度為每平方米58個(gè)點(diǎn)。
為了正確評(píng)估測(cè)繪成果的準(zhǔn)確度，Microdrones 采用了以下方法：

  1. 使用Global Mapper 軟件，導(dǎo)入Las 格式的數(shù)字三維點(diǎn)云。
  2. 使用Global Mapper 軟件，在點(diǎn)云上采集所有坐標(biāo)已知的地面檢查點(diǎn)。
  3. 將點(diǎn)云上測(cè)量得到的檢查點(diǎn)坐標(biāo)與用戶提供的已知點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行比較。
  4. 統(tǒng)計(jì)測(cè)得和已知的地面檢查點(diǎn)的偏差，記錄在表中。

精度評(píng)估



數(shù)據(jù)結(jié)果完全滿足客戶的要求                   



獨(dú)立的精度評(píng)估報(bào)告：



可交付成果：

  • 著色點(diǎn)云
  • 精度評(píng)估報(bào)告

項(xiàng)目成功！

點(diǎn)云成果展示
測(cè)區(qū)彩色點(diǎn)云







測(cè)區(qū)河道



河道斷面



測(cè)區(qū)DSM和正射影像     





項(xiàng)目結(jié)論

  • 成果精度高（Z中誤差，點(diǎn)云1mm以下）；

  • 生產(chǎn)效率遠(yuǎn)超傳統(tǒng)測(cè)繪方式，一個(gè)架次即可完成，地面站式掃描儀在河道存在架站困難的問題；

  • mdLIDAR3000LR 方案低重疊度的特點(diǎn)大大提升了帶狀測(cè)繪的內(nèi)外業(yè)效率；

  • 單次飛行時(shí)間30分鐘以上，1個(gè)架次即可完成此次項(xiàng)目；

  • 對(duì)于植被茂密的中國(guó)西南地區(qū)非常適合；

  • mdLiDAR3000LR 方案無(wú)數(shù)據(jù)分層現(xiàn)象，利于帶狀測(cè)繪。


網(wǎng)友評(píng)論
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