無(wú)人機(jī)激光雷達(dá)系統(tǒng)測(cè)繪方案

激光雷達(dá)系統(tǒng)通過(guò)空氣和植被（空中激光）甚至水（對(duì)稱激光）從無(wú)人機(jī)移動(dòng)系統(tǒng)脈沖激光。掃描儀接收光線（回聲），測(cè)量距離和角度。一種主動(dòng)式測(cè)繪地表空間信息的技術(shù)手段。通過(guò)主動(dòng)發(fā)射激光脈沖，獲取探測(cè)目標(biāo)反射回來(lái)的信號(hào)并處理得到地表目標(biāo)的空間信息。因此，機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)有不受天氣、光照等條件制約的優(yōu)勢(shì)。常用于制作高分辨率地圖，應(yīng)用于測(cè)量、大地測(cè)量、地球?qū)W、考古學(xué)、地理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地貌學(xué)、地震學(xué)、林業(yè)、大氣物理學(xué)、激光制導(dǎo)、機(jī)載激光測(cè)繪（ALSM）和激光高度計(jì)。

無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)獲取空間信息的速度快，效率高，作業(yè)安全。機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)通過(guò)飛行器的飛行和激光脈沖的掃描完成探測(cè)工作，能在短時(shí)間內(nèi)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(cè)量的技術(shù)手段相比，極大地減少了工作量，縮短了外業(yè)測(cè)量的時(shí)間，提高了探測(cè)工作的效率。

無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)發(fā)射的激光脈沖對(duì)于植被具有一定的穿透作用。在對(duì)森林等區(qū)域進(jìn)行探測(cè)時(shí)，存在著樹木等植被的枝葉遮擋的 情況，這對(duì)探測(cè)的結(jié)果會(huì)有較大的影響。機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)發(fā)射的激光脈沖信號(hào)對(duì)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(shí)地形數(shù)據(jù)。機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)精度較高。探測(cè)技術(shù)獲取 的數(shù)據(jù)的精度，是評(píng)價(jià)該技術(shù)的重要方面和指標(biāo)。機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)能快速獲取大范圍區(qū)域的地面目標(biāo)的空間坐標(biāo)，獲取的坐標(biāo)具有較高的精度，保證了數(shù)據(jù)的可用性。

無(wú)人機(jī)激光雷達(dá)系統(tǒng)用于無(wú)人機(jī)測(cè)繪的優(yōu)勢(shì)

1.穿透茂密植被和生成高分辨率點(diǎn)云數(shù)據(jù)的能力，結(jié)果準(zhǔn)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(dá)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)攜帶便捷，易于部署，外部連接器數(shù)量少，顯著降低故障風(fēng)險(xiǎn)。部署方案靈活，同時(shí)支持直升機(jī)/無(wú)人機(jī)巡檢業(yè)務(wù)

3. 巡檢算法自動(dòng)化效率高，內(nèi)部固態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，可快速形成報(bào)表 。

無(wú)人機(jī)激光雷達(dá)系統(tǒng)的測(cè)繪應(yīng)用

01

數(shù)字高程模型及等高線

激光點(diǎn)云通過(guò)去除部分噪聲點(diǎn)并進(jìn)行柵格化，可快速生成高質(zhì)量的數(shù)字表面模型（DSM）。利用自動(dòng)化方法結(jié)合人工編輯對(duì)激光點(diǎn)云進(jìn)行濾波操作，濾除其中的非地面點(diǎn)并進(jìn)行柵格化，可以得到高質(zhì)量的數(shù)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(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)精度高。生產(chǎn)的等高線能較好地反映出微地貌特征，但同時(shí)也會(huì)伴隨產(chǎn)生等高線的抖動(dòng)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(shì)，但正是其對(duì)地形的真實(shí)反映，是點(diǎn)云數(shù)據(jù)精度高的體現(xiàn)，所以在一定程度上降低對(duì)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(diǎn)云數(shù)據(jù)的意義。

02土方量測(cè)量計(jì)算

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

03公路和道路測(cè)量

無(wú)人機(jī)機(jī)載激光雷達(dá)可以提供密集的點(diǎn)云，可以非常準(zhǔn)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(shí)拍攝的照片和使用GPS測(cè)量的控制點(diǎn)可提高準(zhǔn)確度，并有助于補(bǔ)償由高層建筑物和樹木引起的GPS信號(hào)間隙。

路面的3D點(diǎn)云和道路環(huán)境支持與道路狀況相關(guān)的監(jiān)控任務(wù)。這可能包括：路面損壞，如車轍，裂縫，坑洼等；道路橫斷面參數(shù)的計(jì)算；表面超高；路面上的水流；油漆標(biāo)記的形狀和狀況；檢測(cè)較長(zhǎng)的凹陷；生成道路設(shè)計(jì)任務(wù)的道路對(duì)齊幾何；與停止和超越距離的規(guī)定有關(guān)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(xiǎn)物體檢測(cè)；檢測(cè)道路設(shè)施物體，如交通標(biāo)志，電線桿，公交車站，防撞欄，隔音墻等。

04礦山測(cè)量

由于礦山地形復(fù)雜，采用全站儀和GPS等傳統(tǒng)的測(cè)量手段進(jìn)行高精度測(cè)繪工作往往費(fèi)時(shí)費(fèi)力。特別隨著數(shù)字礦山概念的提出，礦山管理對(duì)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(jīng)成為數(shù)字礦山的主要內(nèi)容之一，而目前常規(guī)的測(cè)量方式所獲取的數(shù)據(jù)很難滿足三維數(shù)字礦山的需要。

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

05 3D城市模型

3D城市模型有許多應(yīng)用：城市規(guī)劃，建筑，市政資產(chǎn)管理，安全和防御，緊急疏散計(jì)劃，事故和災(zāi)難風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，定位服務(wù)，信息服務(wù)，虛擬現(xiàn)實(shí)，商業(yè)視覺(jué)效果和廣告，電信，可視化，飛越動(dòng)畫，數(shù)字城市、智慧城市等等。

06

地質(zhì)災(zāi)害與應(yīng)急

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

例如泥石流、滑坡、地震等，需要快速構(gòu)建災(zāi)區(qū)三維模型，為救災(zāi)提供指揮評(píng)估依據(jù)，激光雷達(dá)具有快速構(gòu)建三維模型的屬性。一平方公里面積采用無(wú)人機(jī)激光雷達(dá)可在2-3小時(shí)完成三維點(diǎn)云模型構(gòu)建，而傾斜攝影測(cè)量的方式需要2-5天才可構(gòu)建，激光雷達(dá)能夠大大縮減工作周期，為一線救災(zāi)有力指揮依據(jù)。