效率提升10倍、精度優(yōu)于10cm，灘涂地形測(cè)量用它又快又準(zhǔn)

灘涂是沿海地區(qū)的資源寶庫(kù)，具有面積大、分布集中、區(qū)位條件好、農(nóng)牧漁業(yè)綜合開(kāi)發(fā)潛力大等特點(diǎn)，因此灘涂資源的開(kāi)發(fā)利用已成為沿海地區(qū)振興區(qū)域經(jīng)濟(jì)的重要增長(zhǎng)極。為掌握灘涂現(xiàn)狀與變化情況，沿海地區(qū)定期會(huì)對(duì)灘涂展開(kāi)地形測(cè)量工作。受潮汐影響，灘涂地形測(cè)量面臨著“車(chē)下不去，船上不來(lái)，人不安全”難題，而適應(yīng)性強(qiáng)、精度和效率高的機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)成為破題的利器。

項(xiàng)目背景

測(cè)區(qū)位于華東某海灘，呈南北走向，地質(zhì)以沙石、泥土為主，面積約13平方公里。該區(qū)域氣候濕潤(rùn)，風(fēng)速約3-4級(jí)，每日漲潮退潮時(shí)間不定?？蛻粢箜?xiàng)目數(shù)字正射影像（DOM）精度優(yōu)于0.5m，且數(shù)字高程模型（DEM）精度在10cm以內(nèi)。

▲測(cè)區(qū)灘涂

痛點(diǎn)分析

位于潮間帶的灘涂由于巖土結(jié)構(gòu)特殊性，海灘漲潮退潮時(shí)間有限，使得人工測(cè)量和無(wú)人船/有人船測(cè)量都難以應(yīng)付。當(dāng)?shù)推匠卑l(fā)生后，海灘裸露時(shí)間較短，費(fèi)時(shí)又費(fèi)力的人工測(cè)量難以在短時(shí)間內(nèi)快速、準(zhǔn)確獲取地形數(shù)據(jù)，且人員危險(xiǎn)性較高。當(dāng)高平潮發(fā)生后，水深很淺，且海灘浪較大，漲退潮也很快，船體容易擱淺，無(wú)人船/有人船測(cè)量無(wú)法正常作業(yè)。

實(shí)施方案

項(xiàng)目采用PM-1500機(jī)載激光測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行沿岸和灘涂測(cè)量。該系統(tǒng)以蜂虎垂直起降固定翼無(wú)人機(jī)作為平臺(tái)，擁有測(cè)程長(zhǎng)、精度高、續(xù)航長(zhǎng)、保障全等優(yōu)勢(shì)，可以在大范圍內(nèi)快速、準(zhǔn)確、連續(xù)地獲取高精度的地形數(shù)據(jù)。

▲左右滑動(dòng)查看PM-1500機(jī)載激光測(cè)量系統(tǒng)和蜂虎垂直起降固定翼無(wú)人機(jī)

系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

測(cè)程長(zhǎng)

激光雷達(dá)最遠(yuǎn)測(cè)距1650m。

精度高

200萬(wàn)點(diǎn)/秒高點(diǎn)頻，7次回波。

續(xù)航長(zhǎng)

無(wú)人機(jī)載荷作業(yè)可達(dá)120min。

保障全

無(wú)憂保障包，多重守護(hù)更省心。

作業(yè)過(guò)程

▲項(xiàng)目實(shí)施總體技術(shù)路線

航線規(guī)劃

為保證激光點(diǎn)云精度滿足成果要求，本次飛行按200m相對(duì)航高沿著道路進(jìn)行航飛采集，飛機(jī)地速72km/h，航向重疊度75%，航線間隔89m。

▲航線規(guī)劃界面圖

數(shù)據(jù)采集

結(jié)合當(dāng)?shù)氐某毕兓砗同F(xiàn)場(chǎng)綜合評(píng)估情況，作業(yè)人員選擇中午12時(shí)進(jìn)行作業(yè)，這樣既保證潮水在相對(duì)最低點(diǎn)，也能保證充足的光照度，以避免過(guò)大的陰影。

▲飛行現(xiàn)場(chǎng)

內(nèi)業(yè)處理

外業(yè)采集結(jié)束后，作業(yè)人員把激光原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)、GNSS數(shù)據(jù)、IMU數(shù)據(jù)導(dǎo)入到中海達(dá)數(shù)據(jù)融合軟件進(jìn)行后差分處理，解算得到高精度的POS數(shù)據(jù)和LAS點(diǎn)云數(shù)據(jù)。基于這些數(shù)據(jù)，作業(yè)人員可以生成數(shù)字正射影像和數(shù)字高程模型。

精度驗(yàn)證

作業(yè)人員通過(guò)將激光點(diǎn)云與區(qū)域內(nèi)的驗(yàn)證點(diǎn)進(jìn)行比對(duì)，點(diǎn)云數(shù)據(jù)高程中誤差為7.7cm，滿足精度優(yōu)于10cm的需求。

▲精度驗(yàn)證

成果展示

▲點(diǎn)云數(shù)據(jù)

▲分類后地面點(diǎn)

▲數(shù)字正射影像

▲數(shù)字高程模型

項(xiàng)目總結(jié)

通過(guò)應(yīng)用，利用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行灘涂地形測(cè)量具有以下兩大優(yōu)勢(shì)。 一是精度和效率高。PM-1500機(jī)載激光測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)搭載蜂虎垂直起降固定翼無(wú)人機(jī)平臺(tái)，在200m左右相對(duì)航高條件下，灘涂點(diǎn)云高程中誤差為7.7cm，滿足精度優(yōu)于10cm的要求。同時(shí)，與人工測(cè)量相比，采集效率高、內(nèi)業(yè)處理快的PM-1500機(jī)載激光測(cè)量系統(tǒng)的綜合人均效率提升10倍。

▲PM-1500機(jī)載激光測(cè)量系統(tǒng)與人工測(cè)量效率對(duì)比

二是適應(yīng)性強(qiáng)。受海灘漲潮退潮的影響，地面測(cè)量人員難以施測(cè)，無(wú)人船/有人船也無(wú)法進(jìn)入潮間帶實(shí)施測(cè)量。而機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)則可以不受作業(yè)環(huán)境限制，大大方便了灘涂地形測(cè)量工作的開(kāi)展。

基于上述優(yōu)勢(shì)，機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)有效解決了“車(chē)下不去，船上不來(lái)，人不安全”的測(cè)量難題，為獲取灘涂地形數(shù)據(jù)提供了可靠、精準(zhǔn)、高效的解決方案。

審核編輯 ：李倩