無人機激光雷達系統(tǒng)介紹

gfergfer 2022-09-20 發(fā)布于遼寧

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激光雷達系統(tǒng)通過空氣和植被（空中激光）甚至水（對稱激光）從無人機移動系統(tǒng)脈沖激光。掃描儀接收光線（回聲），測量距離和角度。一種主動式測繪地表空間信息的技術手段。通過主動發(fā)射激光脈沖，獲取探測目標反射回來的信號并處理得到地表目標的空間信息。因此，機載激光雷達技術有不受天氣、光照等條件制約的優(yōu)勢。常用于制作高分辨率地圖，應用于測量、大地測量、地球學、考古學、地理學、地質學、地貌學、地震學、林業(yè)、大氣物理學、激光制導、機載激光測繪（ALSM）和激光高度計。

無人機載激光雷達技術獲取空間信息的速度快，效率高，作業(yè)安全。機載激光雷達技術通過飛行器的飛行和激光脈沖的掃描完成探測工作，能在短時間內獲取大區(qū)域、大范圍的地表空間信息，工作效率較高。和傳統(tǒng)的人工測量的技術手段相比，極大地減少了工作量，縮短了外業(yè)測量的時間，提高了探測工作的效率。

無人機載激光雷達發(fā)射的激光脈沖對于植被具有一定的穿透作用。在對森林等區(qū)域進行探測時，存在著樹木等植被的枝葉遮擋的情況，這對探測的結果會有較大的影響。機載激光雷達技術發(fā)射的激光脈沖信號對植被具有一定的穿透能力，可以很大程度上減少植被枝葉遮擋等造成的信息損失，獲取森林地區(qū)的真實地形數據。機載激光雷達技術獲取的數據精度較高。探測技術獲取的數據的精度，是評價該技術的重要方面和指標。機載激光雷達技術能快速獲取大范圍區(qū)域的地面目標的空間坐標，獲取的坐標具有較高的精度，保證了數據的可用性。

無人機激光雷達系統(tǒng)用于無人機測繪的優(yōu)勢

1.穿透茂密植被和生成高分辨率點云數據的能力，結果準確可信。RTK水平定位精度 0.02m RTK垂直定位精度 0.03m。

2.激光雷達無人機系統(tǒng)攜帶便捷，易于部署，外部連接器數量少，顯著降低故障風險。部署方案靈活，同時支持直升機/無人機巡檢業(yè)務

3. 巡檢算法自動化效率高，內部固態(tài)數據存儲，可快速形成報表。

無人機激光雷達系統(tǒng)的測繪應用

數字高程模型及等高線

激光點云通過去除部分噪聲點并進行柵格化，可快速生成高質量的數字表面模型（DSM）。利用自動化方法結合人工編輯對激光點云進行濾波操作，濾除其中的非地面點并進行柵格化，可以得到高質量的數字地形模（DEM）。

等高線是在地圖上描繪高程差異的傳統(tǒng)方式，激光雷達點云數據精度高。生產的等高線能較好地反映出微地貌特征，但同時也會伴隨產生等高線的抖動和比較多的氣泡，與傳統(tǒng)方式采集的等高線相比，在圓滑度和美觀程度上就處于弱勢，但正是其對地形的真實反映，是點云數據精度高的體現，所以在一定程度上降低對圓滑度和美觀程度的要求，既美觀，又能保證精度，這樣才使用點云數據的意義。

土方量測量計算

機載激光雷達系統(tǒng)獲取的高精度激光點云和地形三維模型，可以為勘察設計提供斷面量測、坡度坡向量測、土方填挖量等信息，大大減少工程勘察設計中的外業(yè)工作量，縮短工作周期。

公路和道路測量

無人機機載激光雷達可以提供密集的點云，可以非常準確地描繪高速公路，以及其周圍環(huán)境和路面情況。使用同時拍攝的照片和使用GPS測量的控制點可提高準確度，并有助于補償由高層建筑物和樹木引起的GPS信號間隙。

路面的3D點云和道路環(huán)境支持與道路狀況相關的監(jiān)控任務。這可能包括：路面損壞，如車轍，裂縫，坑洼等；道路橫斷面參數的計算；表面超高；路面上的水流；油漆標記的形狀和狀況；檢測較長的凹陷；生成道路設計任務的道路對齊幾何；與停止和超越距離的規(guī)定有關的視線分析；橋梁，架空電線和隧道下的間隙區(qū)域；沿路危險物體檢測；檢測道路設施物體，如交通標志，電線桿，公交車站，防撞欄，隔音墻等。

礦山測量

由于礦山地形復雜，采用全站儀和GPS等傳統(tǒng)的測量手段進行高精度測繪工作往往費時費力。特別隨著數字礦山概念的提出，礦山管理對空間三維信息的需求也顯得更加迫切，三維可視化的管理模式已經成為數字礦山的主要內容之一，而目前常規(guī)的測量方式所獲取的數據很難滿足三維數字礦山的需要。

近年來快速發(fā)展的三維激光掃描技術為解決復雜的礦山地形測量和數字礦山建設提供了新的技術手段。激光雷達技術具有高分辨率、高采樣率以及非接觸測量的優(yōu)勢，非常適合用于獲取礦山的復雜表面和高危區(qū)域的空間三維信息。

3D城市模型

3D城市模型有許多應用：城市規(guī)劃，建筑，市政資產管理，安全和防御，緊急疏散計劃，事故和災難風險評估，定位服務，信息服務，虛擬現實，商業(yè)視覺效果和廣告，電信，可視化，飛越動畫，數字城市、智慧城市等等。

地質災害與應急

用于測量多種物體，同樣適用于檢測自然或人為變化。將在不同時間點掃描的點云相互比較以發(fā)現它們之間的顯著差異。機載激光掃描是最快且可能是唯一的測量方法，能夠收集遭受自然災害或其他災害的區(qū)域的3D數據，從而為事故發(fā)生后不久的損傷分析提供依據。

例如泥石流、滑坡、地震等，需要快速構建災區(qū)三維模型，為救災提供指揮評估依據，激光雷達具有快速構建三維模型的屬性。一平方公里面積采用無人機激光雷達可在2-3小時完成三維點云模型構建，而傾斜攝影測量的方式需要2-5天才可構建，激光雷達能夠大大縮減工作周期，為一線救災有力指揮依據。

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來源丨輕松測量

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