隨著激光雷達(dá)技術(shù)的普及，越來(lái)越多的生產(chǎn)單位了解到了激光點(diǎn)云的數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)，使用激光雷達(dá)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的測(cè)繪方式也變得司空見(jiàn)慣。

說(shuō)到激光雷達(dá)的外場(chǎng)作業(yè)，大家腦海里有沒(méi)有這樣一個(gè)場(chǎng)景：一個(gè)司機(jī)開(kāi)著車(chē)，載著一個(gè)靜態(tài)基站觀測(cè)員、一個(gè)無(wú)人機(jī)飛手、一個(gè)激光雷達(dá)技術(shù)員、四個(gè)小伙伴和塞得滿(mǎn)滿(mǎn)的一輛工程車(chē)，開(kāi)始了一天的作業(yè)。一臺(tái)激光雷達(dá)啥時(shí)候能一個(gè)人出外業(yè)呢？這個(gè)問(wèn)題在我們與客戶(hù)的交流中頻繁出現(xiàn)。搞明白這三點(diǎn)，從現(xiàn)在起就可以實(shí)現(xiàn)單兵作戰(zhàn)！

一、什么是RTX和PP-RTX？

RTX（Real Time Extended）技術(shù)，由美國(guó)天寶公司提出。其主要依托衛(wèi)星提供的全球衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星星鐘改正數(shù)，采用GNSS多星座定位技術(shù)、改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)化RTK處理技術(shù)，利用多樣化的通信傳輸技術(shù)和移動(dòng)接收機(jī)的RTK定位算法，在沒(méi)有直接使用參考站基礎(chǔ)設(shè)施條件下實(shí)時(shí)提供厘米級(jí)的泛在定位解決方案。

在RTX技術(shù)的基礎(chǔ)下，進(jìn)一步延伸出PP-RTX的數(shù)據(jù)處理模式，提高冷啟動(dòng)條件下的求解載波相位整周模糊度的收斂時(shí)間到15分鐘以?xún)?nèi)，實(shí)現(xiàn)了后處理數(shù)據(jù)的絕對(duì)定位精度水平與垂直分別達(dá)到6厘米和3厘米以?xún)?nèi)。

簡(jiǎn)而言之PP-RTX技術(shù)可以讓我們實(shí)現(xiàn)在不架設(shè)靜態(tài)基站的情況下，隨時(shí)下載天寶公司的基站數(shù)據(jù)完成外業(yè)數(shù)據(jù)的后差分處理，且成果能夠滿(mǎn)足一般使用場(chǎng)景的精度指標(biāo)要求。

PP-RTX技術(shù)示意圖

二、PP-RTX技術(shù)在無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)解算中可以使用嗎？

激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)解算主要分為：位置數(shù)據(jù)的差分處理，姿態(tài)數(shù)據(jù)的融合平滑內(nèi)插，點(diǎn)云數(shù)據(jù)的解碼賦值輸出三步，PP-RTX技術(shù)主要參與位置數(shù)據(jù)的差分處理。北科天繪公司的蜂鳥(niǎo)設(shè)備內(nèi)部集成天寶公司的定制化慣導(dǎo)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)解算時(shí)在軟件中對(duì)PP-RTX模塊的一體化調(diào)用。為驗(yàn)證該技術(shù)方法的適用性，我們用同一架次采集的數(shù)據(jù)將天寶PP-RTX與南方S86靜態(tài)基站PPK解算進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證，其具體情況如下：

1、我們將差分解算后的軌跡點(diǎn)位精度進(jìn)行對(duì)比

PP-RTX解算后的軌跡位置精度

靜態(tài)基站差分后的軌跡位置精度

可以發(fā)現(xiàn)：

靜態(tài)基站進(jìn)行差分解算后平面和高程的整體精度分別在1厘米和2厘米左右，在飛行過(guò)程中出現(xiàn)一次平面1.5厘米和高程3厘米的較大波動(dòng)，全部軌跡的絕對(duì)點(diǎn)位精度在3.2厘米以下。

PP-RTX差分解算后的平面和高程整體精度分別在1.3厘米和4.5厘米左右，在飛行過(guò)程中出現(xiàn)一次平面1.6厘米和高程5.2厘米的較大波動(dòng)，全部軌跡的絕對(duì)點(diǎn)位精度在5.2厘米以下。

我們?cè)跍y(cè)區(qū)采用RTK手段均勻布設(shè)了約16個(gè)平高檢核點(diǎn)，并通過(guò)同名點(diǎn)位中誤差的方法對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的絕對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行精度檢核，如圖下所示：

靜態(tài)基站解算的點(diǎn)云數(shù)據(jù)絕對(duì)精度檢核報(bào)告

從結(jié)果中我們發(fā)現(xiàn)采用靜態(tài)基站進(jìn)行差分解算的點(diǎn)云數(shù)據(jù)平面誤差是9.5厘米，高程誤差是4.8厘米，而采用PP-RTX方法解算的點(diǎn)云數(shù)據(jù)平面誤差是10.2厘米，高程誤差是5.3厘米,由此我們可以得出兩者之間存在1厘米左右的絕對(duì)精度誤差。

隨后我們進(jìn)行了不同測(cè)區(qū)和航高的多架次驗(yàn)證，其結(jié)果表明PP-RTX的后差分結(jié)果略低于靜態(tài)基站，但其利用POSpac內(nèi)嵌慣導(dǎo)模型與IMU數(shù)據(jù)融合解析后輸出的點(diǎn)云點(diǎn)位精度卻與靜態(tài)基站方式的結(jié)果幾乎一致，依然滿(mǎn)足10厘米以?xún)?nèi)的項(xiàng)目精度指標(biāo)。因此我們可以把PP-RTX解算方式常態(tài)化地用在蜂鳥(niǎo)激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)解算中，并且完全能夠提交出精度指標(biāo)合格的點(diǎn)云成果。

三、LiDAR數(shù)據(jù)解算采用PP-RTX技術(shù)有什么優(yōu)勢(shì)？

目前的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)解算都需要靜態(tài)基站數(shù)據(jù)的參與，我們結(jié)合近幾年的實(shí)際作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出其項(xiàng)目作業(yè)過(guò)程中的幾個(gè)具象場(chǎng)景：

• 每次出外業(yè)時(shí)除激光雷達(dá)和飛機(jī)外還需要攜帶三腳架、基座、主機(jī)頭、手薄、卷尺等配件多，一個(gè)人根本無(wú)法開(kāi)展工作。
• 激光雷達(dá)作業(yè)時(shí)，靜態(tài)基站的架設(shè)點(diǎn)位和測(cè)區(qū)的實(shí)際距離直接影響到軌跡數(shù)據(jù)的后差分精度，遇到狹長(zhǎng)帶狀測(cè)區(qū)時(shí)需考慮成果要求增加同步觀測(cè)的基站點(diǎn)位直接影響外業(yè)成本。
• 激光雷達(dá)系統(tǒng)點(diǎn)云成果的獲取實(shí)際上是多組數(shù)據(jù)融合解算的結(jié)果，靜態(tài)基站數(shù)據(jù)作為重要的一環(huán)卻只能事后對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行檢查，如果在作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)設(shè)備故障，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)外業(yè)工作量的浪費(fèi)。

而PP-RTX技術(shù)通過(guò)云端下載精密星歷和誤差模型實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的后差分處理方案完美地解決了以上尷尬情景。

近幾年來(lái)激光雷達(dá)技術(shù)憑借其高精度、成果豐富、應(yīng)用場(chǎng)景廣泛等優(yōu)越性能在業(yè)內(nèi)贏得了大家的共識(shí)，但由于其價(jià)格高額，數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)繁瑣使得該技術(shù)存在一定門(mén)檻，蜂鳥(niǎo)這種微型激光雷達(dá)的出現(xiàn)恰乎其實(shí)，真正解決了單人作業(yè)的行業(yè)難題，從此一人一機(jī)一項(xiàng)目！