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解决方案
云雀1:500地形测绘解决方案

1. 项目背景

项目位于宁波市某区域高速公路旁的一村落的1:500地形测绘。项目工期短,测区面积大,精度要求高。

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测图示意图


2. 工作内容

本项目工作内容包括以下几点:

1) 测区航线的规划;

2) 成果提交:DEM、DOM、DLG。


3. 项目难点

测区大约1平方公里,长1.3公里,宽0.8公里;通过测区实地踏勘,发现本项目有以下难点:

1) 项目区域建筑物过多;

2) 项目工期短,要求5天内提交最终数据成果;

3) 精度要求1:500地形测绘要求;


4. 作业方案

通过对项目的充分了解,决定采用北科天绘Skylark云雀无人机雷达系统执行本次飞行;Skylark云雀是北科天绘自主研发的轻型机载雷达系统,系统集成光学相机,同时能够获取影像数据。

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Skylark云雀系统


5. 外业实施

5.1 航线规划

通过系统标配的SS-NAV飞行规划管理软件,对测区进行航线规划。自主设置LiDAR测量系统点频、转速、测距范围、相机曝光间隔等参数;自动规划航线航高、航速、重叠度等信息。项目测区范围规划一个架次飞行结束。

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控制采集界面



5.2 飞行作业

地面架设基站采集静态GNSS数据用于轨迹后差分处理;

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基站架设


Skylark云雀系统调试完成后,开始扫描作业。飞行了一个架次,时间大约半个小时左右完成数据采集工作,经过检查数据质量完好。


5.3 检核点测量


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检核点测量


6. 数据处理 

6.1 数据预处理

对基站数据及机载GPS数据进行后差分,融合差分数据及惯导数据解算云雀LiDAR测量系统轨迹数据。


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轨迹解算流程


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 Skylark云雀轨迹解算软件


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点云解算流程及界面


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点云原始数据



6.2 数据后处理

6.2.1 正射影像DOM制作1584009164240524.jpg

DOM数字正射影像制作


6.2.2 数字高程模型DEM制作

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DEM数字高程模型制作


6.2.3 彩色点云制作

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彩色点云成果


6.2.4 数字线画图DLG制作

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1:500地形图成果



7. 精度检核

作业结束后,在测区内人工测量了60个高程检核点,用来检核点云成果的精度;将检核点的坐标导入TerraSolid软件,与点云中最近激光点进行比对,生成点云高程精度报告,如下图所示:

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点云精度验证

8. 项目总结

通过利用Skylark云雀无人机雷达系统实施本次1:500地形项目,无人机载激光雷达与其他传统手段相比的优势有以下几点:

  • 作业便捷、灵活,适用于小范围不规则测区的测绘;

  • 速度快——外业勘查+原始数据采集0.5-1h;点云+影像数据处理2-3h;地形图绘制6-8h。项目实施至成果产出整体时间约10h;

  • 成本低——项目实施技术技术人员2人,外业时间一天,大大减少了人力物力投入成本;

  • 质量高——获取多元化数据,细节丰富,点云精度高,成图质量好;

设备核心指标

最大测距:100m@20%反射率,1500m@60%反射率;

典型作业高度:50 ~ 600 m;

扫描点频:60 万点每秒;

有效点频:60 万点每秒;

扫描方式:转镜倾斜椭圆扫描方式;

测距精度:10mm @100 m;

定位精度:0.05~0.35 m;

姿态精度:俯仰/侧滚:0.01度,航向:0.03度;

影像分辨率:4200万像素;

点密度:优于 100pts/m²(H=200m);

精度:高程优于5cm,平面优于15cm;