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高程精度优于0.05m!智航V380+LiDAR实力诠释大高差免相控高精度测绘作业!
浏览:1335     更新时间:2019-12-18      作者:智航无人机

印度尼西亚被称为世界第三大热带雨林国家,地跨赤道,全年高温,气候条件复杂。为了加强当地对热带雨林资源与水资源的管理,提升资源的利用率,高效推进环境保护工作,精细化的热带雨林调查以及地形测绘刻不容缓。

由于当地地形过于复杂,岛内部高原峡谷、崎岖山地和丘陵密布,高差大,带来了极大的作业难度,对无人机的性能要求非常高,故本次委托深圳智航团队携”V380+LiDAR”奔赴印尼帕卢,执行热带雨林环境调查分析与高精度地形测绘任务。


项目概况


本项目选用智航倾转旋翼固定翼垂直起降无人机V380+LiDAR”执行1:1.4成图覆盖率高精度地形测绘任务。全程作业总计4天,共5个架次,作业总面积25平方公里,飞行总航程300公里。获取高精度点云数据与地形图数字高程信息。


作业流程

一站式集成化V380大载重倾转旋翼无人机 + 超远距激光雷达系统综合解决方案

本次的飞行项目中,选用的是智航倾转旋翼固定翼垂直起降无人机V380搭载7.2kg倾斜螺旋扫描型激光雷达的,该款机型采用翼身融合方案,载重能力与续航能力显著提升,专为测绘应用雷达负载蓄力,且爬升率可达8m/s,能够完美适应山区多变地形,在高差700米的狭窄空间里灵活飞行作业,不仅安全可靠性高,同时更加灵敏易于操控。

采用倾斜椭圆扫描方式,获取雨林、山地中详细精确的点云数据,再经过数据处理生成等高线与数字高程信息。


详细流程

地面站自主规划航线→架设基站→静态初始化→扫描参数设置→V380全自主飞行→全域免相控作业→获取高精度点云数据→检查数据完整性→数据处理。


飞行实况

智航地面站软件自动下载当地完整地图,智能划分为两个测区,起飞海拔1100米,最低航高接近400米,采用折返飞行模式,向上爬升采集不同航段数据,航带间距130米,不同作业区域采用差异化航摄重叠率,雷达最大发射频率600kHZ。

智航V380能够完美应付当地大落差的环境,单架次飞行50分钟,覆盖5平方公里,由于受天气影响,现场持续下雨、雾气过重,为不影响成果精度,单日飞1~2架次,4天内高效完成飞行任务。


成果输出


如上图,峡谷区域的植被较为茂密,特别是位于是半山腰的树林中间地带


点云效果图


多回波效果图



分离的地面点


飞行作业完成后,获取高精度点云数据,点云密度和回波效果均满足用户的要求。



精度评估


点云精度评估

点云厚度能够从一定程度上反映相对测量精度,根据获取的点云数据,可以从中选取硬质路面进行剖面截取,统计出硬质路面点云的厚度,其中最大点云厚度为5.2cm,最小点云厚度为3.4cm,满足用户对相对精度的要求。


测量精度评估

依托于智航“V380+LiDAR”综合解决方案能够实现智能的多飞行模式无缝切换强适应多应用场景多样化的任务需求。搭载 7.2kg超远距100%有效点频倾斜螺旋激光雷达扫描仪,能提供更详细的数据支撑。激光可以穿透热带雨林,可获取热带雨林植被的位置、高度、胸径、冠幅、密度等多方面的参数。大范围,超精细的数据获取,快速实现作业目标,工作时效性也得以大幅提升,完全满足用户的目标需求。


数据后处理

通过智航“V380+LiDAR”飞行测绘作业获取完整精准的数据,通过数据后处理进行相应的单木分割和信息提取。

本次数据处理使用了“一键单木分割和信息提取”工具,进行了树木棵树、位置、高度、冠幅直径和冠幅面积的统计调查。




全部点云分类

全部点云(共229456193个点)被标号为地面、树木(即高植被)、其它等3类。地面点数量10754124个,占全部点数据的4.69%;树木点数量为196097241个,其它类点数量为22604828个。


局部区域点云分类


(树木为绿色,地面点为紫色,其他点为黄色)


整个试验区域地面点生成的数字高程模型



由地面点生成的局部区域的数字高程模型


整个试验区点云的单木分割结果(顶视图)


局部点云的单木分割结果(透视图)


单木信息数据统计报表



通过本次作业,从试验点云数据中共提取了416599颗树木,平均树高为18.86m、平均冠幅直径为6.07m、平均冠幅面积为19.30平方米;另外,最大树高为69.99m、最大冠幅直径为9.71m、最大冠幅面积为72.49平方米,上述统计数据与实际情况基本相符,智航“V380+LiDAR”所获取的数据正确率和完整率很高,能满足本次快速植被、地形调查的要求,获得了用户的高度好评。


大高差下的飞行“控制力”

本项目能够实现无人机在复杂地形地势、大高差等高难度环境下的安全、可靠飞行作业,并保证数据的精准采集,不仅依靠操作人员对全局的整体把控,更有赖于无人机自身优秀的适应力。


智航V380性能优势

✦载重能力

智航V380采用翼身融合设计,能够无压力挂载7.2kg超远距激光雷达系统(具备定向扫描及植被穿透能力),可以实现更快速的数据获取,面积更大,带来更高的点云密度与点云有效率,保证在极端地形条件下的高精度数据采集。


✦续航能力

在本次山区的实际作业中,智航V380的起飞点距离任务区域较远,需要预先飞行较长时间抵达指定区域,对无人机的续航能力要求较高,V380带载单架次飞行可达80公里。


✦爬升能力

在高差较大的地形下进行作业,爬升能力至关重要,智航V380爬升率为8m/s,能够有效适应高度变化。且大爬升率可以进行近点爬升,避免数据丢失。


✦优质安全防护

帕卢当地气候多变,阴雨天气较多,对无人机作业影响较大。智航V380具备IP54级工业防护等级,能够在小雨/小雪/6级大风中飞行,保证飞行过程中天气突变无人机的安全性,有效保护电池与雷达安全。



航线把控

航线设计把控

在地势复杂、空间狭窄、高差较大的区域飞行作业,为保证飞机安全与数据采集有效性,提前进行航线设计尤为关键。


✦航段控制

选择合适的起飞点,进行爬升点控制,采取分段爬升,防止V380因过早或过晚爬升造成危害。


✦高度控制

本项目作业区域植被较多,山地复杂,需要作业人员提前进行实地考察,并就已规划完成的航线进行再次检查,保证V380与山体的距离超过300米,航线与山体没有重叠的情况。

专业团队实时监控


无人机飞行过程中,地面站可实时显示飞机飞行状态、位置等,智航团队现场进行实时观测,预防突发情况,低电量情况下可触发保护机制,一键以最短路径返航。

本次智航团队出色的作业能力获得了用户的高度赞赏,“能够克服复杂、高难度的外界条件问题,高效、高标准完成此项目,让我们印象深刻,期待未来与智航有更多的合作!”