最佳實(shí)踐：千巡翼Q30+機(jī)載LiDAR在水域三維數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用
機(jī)載LiDAR是近年來(lái)興起的獲取高精度地理信息數(shù)據(jù)的重要手段，具有成果精度高、數(shù)據(jù)生成快、植被穿透強(qiáng)等特點(diǎn)，日益受到作業(yè)單位的青睞。
2022年7月份，千尋位置數(shù)字網(wǎng)格合作伙伴攜千巡翼Q30復(fù)合翼無(wú)人機(jī)、QX-1845R機(jī)載LiDAR赴山東泰安某流域進(jìn)行高精度地形數(shù)據(jù)獲取，僅飛行一架次約46分鐘便獲取了6km2高精度點(diǎn)云和正射影像數(shù)據(jù)！
測(cè)區(qū)概況
項(xiàng)目地點(diǎn)位于山東省泰安市，地處平原，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)高落差山峰及建筑物。測(cè)區(qū)為長(zhǎng)度10公里的帶狀河流，河道最寬處近400米，兩岸村莊房屋較多，植被茂密，測(cè)區(qū)范圍見(jiàn)下圖：
測(cè)區(qū)概況
成果要求
提交成果：真彩色點(diǎn)云、正射影像圖
坐標(biāo)系：CGCS2000，1985高程
精度要求：點(diǎn)云精度平面與高程中誤差優(yōu)于10cm；正射影像圖平面中誤差優(yōu)于10cm
項(xiàng)目工期：2天
其他要求：點(diǎn)云地面點(diǎn)密度優(yōu)于8pt/m2，正射影像圖地面采樣距離優(yōu)于8cm。
設(shè)備選擇
考慮到該項(xiàng)目時(shí)間緊，任務(wù)重，普通旋翼無(wú)人機(jī)掛載入門(mén)級(jí)激光雷達(dá)需要作業(yè)2~3天，同時(shí)由于穿透性差，難以滿足點(diǎn)云地面點(diǎn)數(shù)要求。故選擇千巡翼Q30掛載QX-1845R機(jī)載LiDAR“牛刀小試”，這套系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)如下：
高精度：基于多傳感器融合的組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)，高度緊耦合集成Riegl VUX-1LR 1845m長(zhǎng)測(cè)距輕型激光掃描儀、全畫(huà)幅相機(jī)，精度更高；
強(qiáng)穿透：激光器無(wú)窮次回波，1845超長(zhǎng)測(cè)程，輕松穿透兩岸植被；
高效率：千巡翼Q30掛載1845RK機(jī)載LiDAR最長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間2小時(shí)16分鐘，單架次理論最大作業(yè)面積不小于15km2；
免基站：支持無(wú)基準(zhǔn)站功能，無(wú)需測(cè)量基準(zhǔn)站，無(wú)需架設(shè)中繼基站，操作方便簡(jiǎn)單，即可完成大面積與超長(zhǎng)帶狀測(cè)區(qū)作業(yè)；
一站式后處理：一個(gè)中文軟件內(nèi)向?qū)酵瓿绍壽E解算、點(diǎn)云生成、賦色處理等工作，上手簡(jiǎn)單，使用友好；
真正射：通過(guò)高精度激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，即使旁向重疊率30%也能完成正射糾正，生成TDOM真正射影像；
模塊化：載荷艙采用模塊化設(shè)計(jì)，可適配多種載荷，現(xiàn)場(chǎng)秒級(jí)自由切換載荷艙；
更安全：采用三余度安全飛控，多個(gè)傳感器互相獨(dú)立工作，互為備份穩(wěn)定可靠
主要技術(shù)指標(biāo)如下：
可搭載全畫(huà)幅傾斜相機(jī)（左）可搭載長(zhǎng)測(cè)程激光雷達(dá)（右）
SUV汽車(chē)可裝下，運(yùn)輸方便
現(xiàn)場(chǎng)裝備完成圖
航攝參數(shù)設(shè)置
飛行相對(duì)航高240m，巡航速度20m/s，航帶間距120m，按照帶狀航線作業(yè)，作業(yè)面積6.02km2。飛行一個(gè)起落，共計(jì)46分鐘。
2D/3D航線分屏顯示功能
航線安全自動(dòng)檢查
安全電子圍欄
千巡翼Q30采用安全電子圍欄模式，內(nèi)置三冗余安全模塊，保證固定翼在安全范圍內(nèi)飛行，并且隨時(shí)跟蹤飛機(jī)的地理信息位置，安全性更高。
數(shù)據(jù)處理
激光雷達(dá)點(diǎn)云生成采用QX-PCP軟件。軟件為全中文界面、向?qū)搅鞒蹋徽臼酵瓿珊桔E解算、點(diǎn)云解算、點(diǎn)云處理等工作。
分鐘級(jí)點(diǎn)云生成界面
數(shù)據(jù)成果
軟件后處理部分具有點(diǎn)云編輯、渲染、去噪、分類(lèi)、直接賦色等常用功能。去噪分類(lèi)后點(diǎn)云如下所示。
分類(lèi)后點(diǎn)云
處理后真彩色點(diǎn)云
雷達(dá)自帶全畫(huà)幅相機(jī)，獲取點(diǎn)云的同時(shí)，可以獲取到正射影像，讓外業(yè)效率翻倍。下圖是正射影像局部，細(xì)節(jié)清楚、色彩一致、效果良好，滿足數(shù)字化地圖需求。
局部DOM
成果評(píng)價(jià)
QX1-1845RK激光雷達(dá)，以其較長(zhǎng)的測(cè)程和較高點(diǎn)密度的特點(diǎn)，表現(xiàn)出非常優(yōu)秀的穿透能力，河道兩岸的各類(lèi)植被、莊稼等悉數(shù)被穿透，點(diǎn)云分類(lèi)濾波后可以直接得到地面高程。
植被穿透性
整套方案以強(qiáng)耦合的方式連接，運(yùn)行穩(wěn)定性較好，最終得到成果點(diǎn)云厚度較薄，小于5cm，同時(shí)對(duì)點(diǎn)云精度有較好的保證，可以輕松達(dá)到1:500要求，如下圖所示。
點(diǎn)云厚度在8cm左右
精度檢查高程中誤差為4.7cm
項(xiàng)目總結(jié)
（1） 本次作業(yè)數(shù)據(jù)成果完全滿足項(xiàng)目要求，所獲取的數(shù)據(jù)從點(diǎn)密度和高程中誤差點(diǎn)云精度已達(dá)到1:500要求；
（2） 長(zhǎng)帶狀地形區(qū)區(qū)域作業(yè)，依賴(lài)平臺(tái)的帶狀飛行能力，單架次作業(yè)航程可達(dá)140公里，按照240米航高，120米航帶寬，單架次作業(yè)面積可達(dá)15平方公里；
（3） 點(diǎn)云厚度在5cm左右，且點(diǎn)云比較均勻，真彩色賦色速度快無(wú)錯(cuò)位；
（4） 本次數(shù)據(jù)通過(guò)自研的點(diǎn)云后處理軟件進(jìn)行自動(dòng)分類(lèi)、手動(dòng)精細(xì)分類(lèi)提取地面點(diǎn)，制作DLG線劃圖；
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