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无人机网（www.youuav.com)企业动态

案例 | mdLiDAR3000LR 方案应用于贵州省某河道测量项目

2020-10-13 13:20 性质：转载 作者： 镁科众思市场部 来源： Microdrones
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2020年年初，贵州省某设计院客户需要使用无人机搭载激光雷达扫描一段河道，河道全长1.3千米，相关区域面积253,350平方米。另外，客户希望进行带状测绘以提高效率...





2020年年初，贵州省某设计院客户需要使用无人机搭载激光雷达扫描一段河道，河道全长1.3千米，相关区域面积253,350平方米。
另外，客户希望进行带状测绘以提高效率。
数据要求：

  • 成果需求: Las格式三维点云
  • 准确度: ≤10cm
  • 坐标参考框架: CTRF2000
  • 投影坐标系: CGCS2000 CM108E
  • 高程系统: 大地高

应用难点：

  • 测区海拔较高，正值北方初春时节，风力较大；
  • 测区高低起伏较大；
  • 现场风沙很大，特别起风之后，对飞机的防护等级要求较高；

测区概览图





实施方案
Microdrones端对端工作流程：



规划



项目要求、精度和可交付成果

项目要求
技术
机载激光雷达
可交付成果
三维点云
精度 σ（Z/高程）
10 厘米
数据收集时间
1 天内
坐标参考框架
CTRF 2000
投影坐标系
CGCS2000 CM108E
高程基准
椭球高/大地高

目标区域



处理参数

  • 可交付成果：点云
  • 投影：CGCS2000 CM108E
  • 坐标参照框架：CTRF2000
  • 高程基准：大地高



飞行参数
mdSolution: mdLiDAR3000LR 集成方案

  • 应用场景广泛
  • 少数能在120米以上飞行的激光雷达
  • 稳定性好，安装在md4-3000无人机上
  • 易上手的处理软件，很大限度减少后处理步骤
  • 可调控 & 长测程，满足项目要求的高效解决方案



高度设置：300 米

  • 为达到预期表面反射率设置的最大高度
  • 在该飞行高度上可获得最大点云密度
  • 兼顾效率的高度规划  

速度：7 米/秒

  • 飞行速度直接决定了点云密度

视角：100

  • 每个航带所能覆盖的最大区域

重叠度：40%

  • 可能存在的不规则地形

  • 城市区域的建筑物



各种材料反射率参照表

目标 — GCP/检查点：6个

  • 现场在已知控制点上进行架设基站，采集静态GNSS数据

  • 采用RTK打点的方式采集检核点，共计6个，建议使用靶标，如无，可以采集特征点

  • GPS设备采用徕卡GS18 RTK



飞行方向：跟随河道带状飞行

  • 带状飞行可以显著提高飞行效率（省电）

  • 跟随河道有助于更好的采集河道信息






飞行参数摘要：



预期的项目误差



注：该数值基于集成系统的规格推算
 飞行与数据采集





数据收集

  • 系统：mdLiDAR3000LR

  • 高度：300 米

  • 速度：7 米/秒

  • 使用导入DSM 进行仿地飞行

  • 飞行方向：沿河道方向

  • 飞行次数：1 个

  • 地面检核点：7 个（使用徕卡GS18 RTK测得）

  • 视角：80

  • 重叠：40%

  • 覆盖的区域：2000 x 200 米

  • 飞行时间：29分钟



使用mdCockpit软件执行飞行任务
在平板电脑上规划、监控、调整、分析和控制任务。功能性、灵活性和飞行：一切尽在掌握之中。





数据处理与展示



目标的质量控制

  • 所有目标都在目标区域内
  • 所有目标都被完全覆盖
  • 所有目标都不存在初始化的问题





mdInfinity：轨迹处理和轨迹文件 Sbet 生成



mdInfinity —处理状态



mdInfinity — 轨迹 RMS（X 轴、Y 轴和 Z 轴）

  • 数值为零，意味着数据质量非常好

  • XYZ三个方向的轨迹精度都非常好

mdInfinity数据处理平台：LiDAR 地理定位和定向
校准报告：



mdInfinity应用界面：



经过地理定位后的LiDAR点云：



mdInfinity数据处理软件和第三方软件：可交付测绘成果的生成





质量控制





航带校准分析
两条航带的横截面：



  • 蓝色：第 6 条航带

  • 橙色：第 7 条航带

两条航带的噪声包络线必须保持一致，必须混合两条航带，不得使一条航带高于另一条航带。
在该实测项目中，Microdrones 使用了 mdLIDAR3000LR 无人机集成系统，在演示区域飞行1个架次，共扫描0.772平方公里，飞行高度300米，采集了GNSS数据，机载激光雷达原始数据，惯导数据。经过处理得到了该区域的数字三维点云，点云密度为每平方米58个点。
为了正确评估测绘成果的准确度，Microdrones 采用了以下方法：

  1. 使用Global Mapper 软件，导入Las 格式的数字三维点云。
  2. 使用Global Mapper 软件，在点云上采集所有坐标已知的地面检查点。
  3. 将点云上测量得到的检查点坐标与用户提供的已知点坐标进行比较。
  4. 统计测得和已知的地面检查点的偏差，记录在表中。

精度评估



数据结果完全满足客户的要求                   



独立的精度评估报告：



可交付成果：

  • 着色点云
  • 精度评估报告

项目成功！

点云成果展示
测区彩色点云







测区河道



河道断面



测区DSM和正射影像     





项目结论

  • 成果精度高（Z中误差，点云1mm以下）；

  • 生产效率远超传统测绘方式，一个架次即可完成，地面站式扫描仪在河道存在架站困难的问题；

  • mdLIDAR3000LR 方案低重叠度的特点大大提升了带状测绘的内外业效率；

  • 单次飞行时间30分钟以上，1个架次即可完成此次项目；

  • 对于植被茂密的中国西南地区非常适合；

  • mdLiDAR3000LR 方案无数据分层现象，利于带状测绘。


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