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解决方案
蜂鸟1:1000地形测绘解决方案

1. 项目背景

测区处在西南某山区,有关单位为治理山区泥石流,在山顶修建了固於坝,时间较久,之前修建的固於坝已经囤满泥沙,再次修建固於坝来治理泥石流,需得到山顶DEM来计算土方量方便后期对挡土坝的设计。

2. 作业方案

本次作业采用北科天绘蜂鸟 Genius 微型无人机LiDAR系统,蜂鸟是北科天绘自主研发的高性价比的测绘级激光雷达系统。集成R-Fans多线激光扫描仪、惯导测量系统(GNSS/IMU)、计算机控制单元等,具有集成度高、重量轻、数据精度高的单兵激光雷达测量系统。

蜂鸟高度集成化的设计使得整套系统具有更加优秀的性能及稳定性,能实时、快速地获取地形表面的三维空间信息和影像,广泛应用于灵捷、高效的三维测量领域。

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蜂鸟(Genius)微型激光雷达扫描系统

3. 外业实施

3.1 航线绘制

测区狭长,为完整获得整个测区,预设航线间隔40m,高度80m,山体落差太大,为飞行安全,在正式作业前使用精灵无人机对航线进行验证,拟采用2个架次,全长约10km。

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测区范围


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测区周边山体走势


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预设航线位置


3.2 基站架设

在正式作业前,我们需架设GPS基站采集静态数据,地面GPS与雷达的GPS系统进行同步观测。在飞行任务结束后,基站数据和雷达自带的GPS系统所观测到的数据通过后差分融合计算进一步消除误差从而获得高精度的点云。

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基站架设


3.3 检核点采集

在设备挂载在无人机上的同时,着手对相控点和高程检核点进行布设和采集。


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相控点、检核点采集

3. 数据处理 

3.1 数据预处理

使用POSPac软件进行后差分计算解算轨迹,使用我司SS-Lipre点云解算软件结合轨迹数据解算点云并查看,在查看点云无误后对点云进行除噪处理,剔除飞点和阳光噪点等。

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预设航线与实际飞行航线


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原始点云数据

3.2 数据后处理

使用Terrasolid软件编辑宏命令对点云进行分类。


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原始点云


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分类后的点云


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分类后的点云截图



3.2.1 正射影像及彩色点云处理

采集得到的影像根据曝光信息匹配照片制作影像POS,利用影像处理软件结合相控点制作正射影像,导出正射影像后结合点云制作彩色点云,达到点云彩色建模的目的。


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影像POS数据


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数字正射影像DOM


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彩色点云


3.2.2 线划图(DLG)处理

根据采集到的点云信息,进行分类后得到地面点,制作DEM。DEM在三方软件比如煤航二三维软件、Terrasolid、南方cass等支持下,可以处理得到我们想要的线划图(DLG)。


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数字高程模型DEM


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数字线画图


4. 精度验证

通过软件对比检核点旁边的点云数据,输出检核点精度对照表。

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高程精度验证

经过检核,最终成果的高程中误差为10.1 cm,满足客户要求的高程中误差的要求。


5. 项目总结

通过利用蜂鸟(Genius)无人机雷达系统进行此次1:1000地形测绘,蜂鸟机载激光雷达系统与其他传统手段相比的优势有以下几点:

  • 作业便捷、灵活,适用于平原、山区等小范围不规则测区的测绘;

  • 重量轻可搭载大疆M210小型无人机进行长距离作业,单兵作业强,让复杂的外业活动用无人的方式解决;

  • 每平米极高的点密度保证了数据的质量;

  • 高程精度高,在无控制情况下可以满足高程精度优于10cm的效果,适用于高精度的工程勘测;

  • 其双回波模式,能够透过植被,获取高精度的地形坐标数据;

  • 国产自主研发的激光雷达设备,极强的性能及时有效的售后团队保障,让客户能够买得起用的好。

设备核心指标

最大测距:200m@20%反射率,250m@60%反射率;

典型作业高度:50 ~ 150 m;

扫描点频:16线32 万点每秒,32线64 万点每秒;

相对/绝对平面测量精度:<0.10m/0.15m ;

扫描视场角:360°*30°;

位置精度:平面0.02m,高程0.05 m;

姿态精度:俯仰/侧滚:0.025度,航向:0.08度;

影像分辨率:2400万像素/4200万像素(可选配);

系统重量:1.2kg(不含相机);

点密度:16线优于 100pts/m²,32线优于 200pts/m²;

精度:高程优于10cm,平面优于10-15cm;

数据存储:可插拔U盘;