機載LiDAR是近年來興起的獲取高精度地理信息數據的重要手段，具有成果精度高、數據生成快、植被穿透強等特點，日益受到作業單位的青睞。

 

2022年7月份，千尋位置數字網格合作伙伴攜千巡翼Q30復合翼無人機、QX-1845R機載LiDAR赴山東泰安某流域進行高精度地形數據獲取，僅飛行一架次約46分鐘便獲取了6km2高精度點云和正射影像數據！

 

測區概況

項目地點位于山東省泰安市，地處平原，現場無高落差山峰及建筑物。測區為長度10公里的帶狀河流，河道最寬處近400米，兩岸村莊房屋較多，植被茂密，測區范圍見下圖：

 

測區概況

成果要求

提交成果：真彩色點云、正射影像圖

坐標系：CGCS2000，1985高程

精度要求：點云精度平面與高程中誤差優于10cm；正射影像圖平面中誤差優于10cm

項目工期：2天

其他要求：點云地面點密度優于8pt/m2，正射影像圖地面采樣距離優于8cm。

設備選擇

考慮到該項目時間緊，任務重，普通旋翼無人機掛載入門級激光雷達需要作業2~3天，同時由于穿透性差，難以滿足點云地面點數要求。故選擇千巡翼Q30掛載QX-1845R機載LiDAR“牛刀小試”，這套系統優勢如下：

 

強穿透：激光器無窮次回波，1845超長測程，輕松穿透兩岸植被；

高效率：千巡翼Q30掛載1845RK機載LiDAR最長作業時間2小時16分鐘，單架次理論最大作業面積不小于15km2；

免基站：支持無基準站功能，無需測量基準站，無需架設中繼基站，操作方便簡單，即可完成大面積與超長帶狀測區作業；

一站式后處理：一個中文軟件內向導式完成軌跡解算、點云生成、賦色處理等工作，上手簡單，使用友好；

真正射：通過高精度激光雷達點云數據，即使旁向重疊率30%也能完成正射糾正，生成TDOM真正射影像；

模塊化：載荷艙采用模塊化設計，可適配多種載荷，現場秒級自由切換載荷艙；

更安全：采用三余度安全飛控，多個傳感器互相獨立工作，互為備份穩定可靠

 

主要技術指標如下：

可搭載全畫幅傾斜相機（左）可搭載長測程激光雷達（右）

            SUV汽車可裝下，運輸方便

 

現場裝備完成圖

航攝參數設置

飛行相對航高240m，巡航速度20m/s，航帶間距120m，按照帶狀航線作業，作業面積6.02km2。飛行一個起落，共計46分鐘。

 2D/3D航線分屏顯示功能

 

航線安全自動檢查

 

安全電子圍欄

千巡翼Q30采用安全電子圍欄模式，內置三冗余安全模塊，保證固定翼在安全范圍內飛行，并且隨時跟蹤飛機的地理信息位置，安全性更高。

數據處理

激光雷達點云生成采用QX-PCP軟件。軟件為全中文界面、向導式流程，一站式完成航跡解算、點云解算、點云處理等工作。

 

分鐘級點云生成界面

數據成果

軟件后處理部分具有點云編輯、渲染、去噪、分類、直接賦色等常用功能。去噪分類后點云如下所示。

 

分類后點云

 

處理后真彩色點云

 

雷達自帶全畫幅相機，獲取點云的同時，可以獲取到正射影像，讓外業效率翻倍。下圖是正射影像局部，細節清楚、色彩一致、效果良好，滿足數字化地圖需求。

 

局部DOM

成果評價

QX1-1845RK激光雷達，以其較長的測程和較高點密度的特點，表現出非常優秀的穿透能力，河道兩岸的各類植被、莊稼等悉數被穿透，點云分類濾波后可以直接得到地面高程。

 

植被穿透性

 

地面點平均點云密度為18個/米2

 

整套方案以強耦合的方式連接，運行穩定性較好，最終得到成果點云厚度較薄，小于5cm，同時對點云精度有較好的保證，可以輕松達到1:500要求，如下圖所示。

 

 點云厚度在8cm左右

 

精度檢查高程中誤差為4.7cm

項目總結

（1） 本次作業數據成果完全滿足項目要求，所獲取的數據從點密度和高程中誤差點云精度已達到1:500要求；

（2） 長帶狀地形區區域作業，依賴平臺的帶狀飛行能力，單架次作業航程可達140公里，按照240米航高，120米航帶寬，單架次作業面積可達15平方公里；

（3） 點云厚度在5cm左右，且點云比較均勻，真彩色賦色速度快無錯位； 

（4） 本次數據通過自研的點云后處理軟件進行自動分類、手動精細分類提取地面點，制作DLG線劃圖；

 

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