一览众山小——LiAir50 远赴罗马尼亚,助力施工现场勘查

项目背景

上周应国际客户之邀,数字绿土国际部团队携LiAir50远赴罗马尼亚为客户提供解决方案和技术支持。本次项目旨在为罗马尼亚一大型在建水厂进行施工前期的现场勘查。传统的实地勘察费时费力,激光雷达在地形测绘领域具有精度高、效率快等优势,可为用户提供高精度的地形产品,包含数字高程模型(DEM),数字表面模型(DSM),数字正射影像(DOM)等信息,对施工选址、设计、施工及管理具有重要意义。

实施方案
  1. 设备详情

项目使用的设备为LiAir 50。LiAir 50 无人机激光雷达扫描系统由北京数字绿土科技有限公司自主研发, 集成Velodyne VLP-16激光雷达传感器和用于精确定位的GNSS / INS系统,可采集高精度点云和影像信息。同时搭配实时监控和后处理软件LiAcquire使用,可快速生成真彩色点云。本次项目作业团队由一名飞行员和一名系统操作员组成, 50分钟内完成了全部外业。

LiAir 50影像模块获拍的作业地点照片

LiAir 50 无人机激光雷达系统

LiAcquire 实时监测飞行动态和数据获取情况

 

  1. 数据处理

飞行完成后将各单元获取的数据导入LiAcquire,利用 LiAcquire中的LiNav轨迹后处理模块对GNSS / INS系统收集的POS数据和基站采集的参考信息进行计算获得飞行轨迹。 随后,使用轨迹信息对点云数据集进行地理配准,并对其进行RGB着色。最终生成高精度的真彩色点云数据。

LiAcquire 解算的真彩色点云数据

 

点云数据高程显示图

3.精度和质量评估

点云数据质量是确保后续产品鲁棒性的重要前提。本项目中,客户对获取的数据从点密度和垂直精度两个方面进行了质量评估。激光雷达数据的点密度决定了可捕获的目标物细节,一般而言,点密度越高生成的产品(DEM,DSM等)也具有更高的空间精度。数字绿土自主研发的专业点云处理软件LiDAR360为用户提供了 “密度质量检查”工具,用来计算项目区域内点的密度。

点密度 (unit: points/m²)

由上图分析,目标区域点密度高于500点/ m²,由四个航迹扫描获得。走廊由单一的扫描路径获得,点云密度在50 – 500点/ m²。随后,使用LiDAR360的“控制点报告”工具评估点云的垂直精度,该工具生成激光点云与地面控制点的高程差报告。本项目中,平均垂直精度约为10cm,符合客户厘米级分辨率地形产品的要求。

4、地形产品生成

LiDAR360软件为用户提供了全面的工具集,用于点云数据管理和可视化、质量评估、分类、分析等,以及用于地形、林业和电力线管理三个行业的专业分析模块。客户使用地形模块中的工具集,分三步生成DEM、DSM和坡度产品。

首先,利用“去噪”工具剔除高水平粗差和低水平粗差。

孤立点和噪声点去除

然后,使用LiDAR360分类工具集中 “地面点分类”工具,使用改进的渐进三角网加密滤波算法进行滤波。

最后,运行“数字高程模型”、“数字表面模型”、“坡度”工具生成目标地形产品。

DEM和坡度产品

  1. 摄影测量处理

LiAir系统的影像模块不仅可以为点云提供RGB信息,还可以用来创建正射影像。数字绿土自主研发的LiMapper是一款专业摄影测量软件,为用户提供了一种快速的流程化处理方法,可获得正射影像、DEM和DSM等摄影测量成果。此外,LiMapper为专业摄影测量工程师提供专业编辑工具来提高产品质量,如“拼接线编辑”、“畸变校正”、“去雾”等工具。客户通过LiAir影像模块获取的270张照片和LiMapper软件,处理获得空间分辨率为1.2cm的真正射影像。通过LiDAR360的“纹理映射”工具把真正射影像和激光点云进行融合,得到具有真正射彩色纹理的点云数据,真实重现三维场景。

作业区域正射影像

使用拼接线编辑去除街道上的移动物体

总结

本次项目实施中,外业数据获取为50分钟,航迹解算和数据处理耗时约2小时,为客户提供了施工现场全面和高质量的地理空间数据集。通过以上地理信息数据和产品,工程师能够在办公室中对工程设计和管理做出更快更明智的决策。此外,随着该项目实施,3D点云和正射影像也为施工勘察保留了永久记录,可进一步实现施工进度的跟踪分析。

北京数字绿土科技有限公司