无人机激光雷达测绘系统土方道路矿山测量应用

搜狐网 2022-10-15 983次

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无人机激光雷达系统测绘方案

激光雷达系统通过空气和植被（空中激光）甚至水（对称激光）从无人机移动系统脉冲激光。扫描仪接收光线（回声），测量距离和角度。一种主动式测绘地表空间信息的技术手段。通过主动发射激光脉冲，获取探测目标反射回来的信号并处理得到地表目标的空间信息。因此，机载激光雷达技术有不受天气、光照等条件制约的优势。常用于制作高分辨率地图，应用于测量、大地测量、地球学、考古学、地理学、地质学、地貌学、地震学、林业、大气物理学、激光制导、机载激光测绘（ALSM）和激光高度计。

无人机载激光雷达技术获取空间信息的速度快，效率高，作业安全。机载激光雷达技术通过飞行器的飞行和激光脉冲的扫描完成探测工作，能在短时间内获取大区域、大范围的地表空间信息，工作效率较高。和传统的人工测量的技术手段相比，极大地减少了工作量，缩短了外业测量的时间，提高了探测工作的效率。

无人机载激光雷达发射的激光脉冲对于植被具有一定的穿透作用。在对森林等区域进行探测时，存在着树木等植被的枝叶遮挡的情况，这对探测的结果会有较大的影响。机载激光雷达技术发射的激光脉冲信号对植被具有一定的穿透能力，可以很大程度上减少植被枝叶遮挡等造成的信息损失，获取森林地区的真实地形数据。机载激光雷达技术获取的数据精度较高。探测技术获取的数据的精度，是评价该技术的重要方面和指标。机载激光雷达技术能快速获取大范围区域的地面目标的空间坐标，获取的坐标具有较高的精度，保证了数据的可用性。

无人机激光雷达系统用于无人机测绘的优势

1.穿透茂密植被和生成高分辨率点云数据的能力，结果准确可信。RTK水平定位精度 0.02m RTK垂直定位精度 0.03m。

2.激光雷达无人机系统携带便捷，易于部署，外部连接器数量少，显著降低故障风险。部署方案灵活，同时支持直升机/无人机巡检业务

3. 巡检算法自动化效率高，内部固态数据存储，可快速形成报表。

无人机激光雷达系统的测绘应用

01数字高程模型及等高线

激光点云通过去除部分噪声点并进行栅格化，可快速生成高质量的数字表面模型（DSM）。利用自动化方法结合人工编辑对激光点云进行滤波操作，滤除其中的非地面点并进行栅格化，可以得到高质量的数字地形模（DEM）。

等高线是在地图上描绘高程差异的传统方式，激光雷达点云数据精度高。生产的等高线能较好地反映出微地貌特征，但同时也会伴随产生等高线的抖动和比较多的气泡，与传统方式采集的等高线相比，在圆滑度和美观程度上就处于弱势，但正是其对地形的真实反映，是点云数据精度高的体现，所以在一定程度上降低对圆滑度和美观程度的要求，既美观，又能保证精度，这样才使用点云数据的意义。

编辑

02土方量测量计算

机载激光雷达系统获取的高精度激光点云和地形三维模型，可以为勘察设计提供断面量测、坡度坡向量测、土方填挖量等信息，大大减少工程勘察设计中的外业工作量，缩短工作周期。

03公路和道路测量

无人机机载激光雷达可以提供密集的点云，可以非常准确地描绘高速公路，以及其周围环境和路面情况。使用同时拍摄的照片和使用GPS测量的控制点可提高准确度，并有助于补偿由高层建筑物和树木引起的GPS信号间隙。

路面的3D点云和道路环境支持与道路状况相关的监控任务。这可能包括：路面损坏，如车辙，裂缝，坑洼等；道路横断面参数的计算；表面超高；路面上的水流；油漆标记的形状和状况；检测较长的凹陷；生成道路设计任务的道路对齐几何；与停止和超越距离的规定有关的视线分析；桥梁，架空电线和隧道下的间隙区域；沿路危险物体检测；检测道路设施物体，如交通标志，电线杆，公交车站，防撞栏，隔音墙等。

04矿山测量

由于矿山地形复杂，采用全站仪和GPS等传统的测量手段进行高精度测绘工作往往费时费力。特别随着数字矿山概念的提出，矿山管理对空间三维信息的需求也显得更加迫切，三维可视化的管理模式已经成为数字矿山的主要内容之一，而目前常规的测量方式所获取的数据很难满足三维数字矿山的需要。

近年来快速发展的三维激光扫描技术为解决复杂的矿山地形测量和数字矿山建设提供了新的技术手段。激光雷达技术具有高分辨率、高采样率以及非接触测量的优势，非常适合用于获取矿山的复杂表面和高危区域的空间三维信息。