當(dāng)前位置: 首頁(yè) > 新聞資訊 > 行業(yè)資訊

基于LIDAR的工程測(cè)量實(shí)施思路

發(fā)布日期:2018-06-21 00:00 瀏覽量:7916

  1 前言

  機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)(Light Detection And Ranging,簡(jiǎn)稱(chēng)LIDAR),也叫機(jī)載激光雷達(dá),是一種安裝在飛機(jī)上的機(jī)載激光探測(cè)和測(cè)距系統(tǒng),它集成了激光掃描儀、差分GPS系統(tǒng)、IMU(Inertial Measurement Unit,慣性量測(cè)單元,用以量測(cè)飛機(jī)平臺(tái)的飛行姿態(tài))、數(shù)碼相機(jī)。在動(dòng)態(tài)載波相位差分GPS系統(tǒng)和IMU的支持下,激光掃描系統(tǒng)通過(guò)激光掃描器和距離傳感器,經(jīng)由微計(jì)算機(jī)對(duì)測(cè)量資料進(jìn)行內(nèi)部處理,顯示或存儲(chǔ)、輸出距離和角度等資料,并與距離傳感器獲取的數(shù)據(jù)相匹配,經(jīng)過(guò)相應(yīng)軟件進(jìn)行一系列處理來(lái)獲取被測(cè)目標(biāo)的表面形態(tài)和三維坐標(biāo)數(shù)據(jù),從而進(jìn)行各種量算或建立立體模型。


  2 LIDAR數(shù)據(jù)獲取的基本原理

  當(dāng)機(jī)載LIDAR航攝飛行時(shí),激光掃描儀發(fā)射、接收激光束,對(duì)地面進(jìn)行線狀掃描,與此同時(shí),動(dòng)態(tài)GPS系統(tǒng)確定傳感器的空間位置(經(jīng)緯度),IMU測(cè)量飛機(jī)的實(shí)時(shí)姿態(tài)數(shù)據(jù),即滾動(dòng)、仰俯和航偏角。由于系統(tǒng)的幾個(gè)部分同步工作并集成于一體,GPS 和IMU的數(shù)據(jù)融合極為方便,所以經(jīng)后期地面數(shù)據(jù)處理后,即可獲取地面的三維數(shù)據(jù)。


  3 機(jī)載激光雷達(dá)線路工程測(cè)量模式分析

  三維激光雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用于輸電線路優(yōu)化設(shè)計(jì)包括數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、優(yōu)化設(shè)計(jì)等工作內(nèi)容。

  (1)原始數(shù)據(jù)采集:在航飛前要制訂飛行計(jì)劃,安置全球定位系統(tǒng)接收機(jī)、激光掃描測(cè)量、慣性測(cè)量、數(shù)碼相機(jī)等。

  (2)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理:機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)在野外采集得到的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行一定的處理才能得到需要的信息。數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容包括:確定航跡、激光掃描測(cè)量數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分類(lèi)處理、坐標(biāo)匹配、影像數(shù)據(jù)的定向和鑲嵌、建立三維地形模型。

 ?。?)線路工程測(cè)量:以高精度、高分辨率正射影像和激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),采用二、三維結(jié)合方式,結(jié)合架空送電線路設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)需求,采用多人協(xié)同設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)線路路徑優(yōu)化設(shè)計(jì)、桿塔優(yōu)化設(shè)計(jì)的一體化全流程應(yīng)用。


  4 工程應(yīng)用實(shí)例

  4.1 工程概況

  針對(duì)500KV某變送電線路工程(線路長(zhǎng)度約為130km)。除變電站附近地形為平地外,其余為山地地形。植被以稀疏灌木林為主,局部間雜茂密,交通條件一般。


  4.2 激光測(cè)量系統(tǒng)檢校

  將機(jī)載激光測(cè)量系統(tǒng)安裝到飛行器上后,首先必須進(jìn)行系統(tǒng)檢校,以獲取相關(guān)參數(shù),保證數(shù)據(jù)精度。包括激光掃描儀的檢校和數(shù)碼相機(jī)的檢校,必須按照相關(guān)技術(shù)手冊(cè)進(jìn)行。


  4.3地面GPS設(shè)基準(zhǔn)站

  激光飛行時(shí)需在地面布設(shè)GPS基準(zhǔn)站,旨在航攝期間連續(xù)獲取與機(jī)載GPS同步的觀測(cè)數(shù)據(jù),通過(guò)事后聯(lián)合差分解算機(jī)載GPS軌跡。相鄰基站間最大間距不得超過(guò)60km。


  4.4實(shí)施航空攝影飛行

  根據(jù)激光測(cè)量系統(tǒng)的檢校參數(shù),結(jié)合工程設(shè)計(jì)的航帶,確定作業(yè)飛機(jī)的飛行參數(shù)及測(cè)量參數(shù),選擇合適的影像地面采樣率、帶寬和激光點(diǎn)間距等參數(shù),實(shí)施航飛過(guò)程。


  4.5數(shù)據(jù)處理

  將機(jī)載激光掃描測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為線路勘測(cè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)大致要經(jīng)過(guò)下列幾個(gè)步驟。


  4.5.1 構(gòu)建數(shù)字化立體作業(yè)平臺(tái)

  利用激光掃描測(cè)量系統(tǒng)所獲取的DEM數(shù)據(jù)和正射影像數(shù)據(jù),恢復(fù)測(cè)區(qū)立體模型,并在此基礎(chǔ)上對(duì)線路路徑進(jìn)行優(yōu)化。由于本系統(tǒng)所產(chǎn)生的三維立體模型是以正射影像數(shù)據(jù)為紋理、以實(shí)測(cè)的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立起來(lái)的真三維實(shí)體,可以從不同角度對(duì)同一地方進(jìn)行觀察。


  4.5.2 制作DEMDSMDOM

  采用專(zhuān)業(yè)軟件,導(dǎo)入激光點(diǎn)數(shù)據(jù),設(shè)置分析參數(shù),進(jìn)行自動(dòng)分類(lèi),區(qū)別地面、房屋、植被等,經(jīng)分析對(duì)比,目前自動(dòng)分類(lèi)準(zhǔn)確率僅為20%~30%。在此基礎(chǔ)上采用人工干預(yù)方式結(jié)合影像進(jìn)行精確分類(lèi),得到準(zhǔn)確的數(shù)字高程模型和數(shù)字表面模型和房屋等信息。采用數(shù)碼影像和精度更高的激光數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)糾正、鑲嵌,可以獲取比傳統(tǒng)方法更加精確的正射影像圖(DOM


  4.5.3制作平斷面圖

  平斷面圖是輸電線路勘測(cè)的主要成果之一。平面圖通過(guò)立體作業(yè)平臺(tái)獲取。在斷面圖繪制中,中線、邊線斷面及風(fēng)偏危險(xiǎn)點(diǎn)從DEM中自動(dòng)提取。在本工程中,我們將常規(guī)工程測(cè)量方法獲取的數(shù)據(jù)、傳統(tǒng)的航測(cè)攝影測(cè)量數(shù)據(jù)和激光掃描測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較,證明機(jī)載激光掃描測(cè)量數(shù)據(jù)是可靠的,其斷面精度略高于普通航測(cè)斷面精度。


  4.5.4繪制塔基地形圖

  目前條件下線路終勘的塔基地形圖大都采用工測(cè)方法測(cè)量,占用了大量的人力和時(shí)間(50%~70%),不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力,而且點(diǎn)不容易測(cè)到位,內(nèi)業(yè)處理工作量也較大。隨著激光掃描測(cè)量技術(shù)的發(fā)展和成熟,精度越來(lái)越高,必將促進(jìn)塔基地形圖的數(shù)據(jù)采集和處理真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。另外,激光點(diǎn)精度較高,點(diǎn)間距約2m,在特定區(qū)域進(jìn)行土方量自動(dòng)平衡計(jì)算,可得準(zhǔn)確的土方量值。

  5 結(jié)論

 ?。?)三維激光雷達(dá)技術(shù)使整個(gè)電網(wǎng)走廊、變電所基于三維真實(shí)場(chǎng)景,并與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、視頻等于一體的可視化成為可能;三維激光雷達(dá)技術(shù)使已建、新建電網(wǎng),以及電網(wǎng)相關(guān)環(huán)境所有信息快速、低成本、高精度、全面獲取成為可能,將實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的真正信息化。

  (2)三維激光雷達(dá)技術(shù)與三維可視化技術(shù)、專(zhuān)家知識(shí)技術(shù)的融合,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的三維可視化、智能化的仿真成為可能。

  (3)三維激光雷達(dá)技術(shù)將使電網(wǎng)與人文、社會(huì)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)更加緊密的聯(lián)系在一起,更加人性化、科學(xué)化、高效化的數(shù)字電網(wǎng)成為可能。


猜你喜歡:

ArcGIS平臺(tái)中LiDAR數(shù)據(jù)三維城市建模

基于LIDAR數(shù)據(jù)的數(shù)字高程模型獲取


飛燕航空遙感公眾號(hào)二維碼.jpg

猜你喜歡

相關(guān)設(shè)備
推薦服務(wù)
相關(guān)案例
新聞資訊

服務(wù)中心
案例中心
行業(yè)應(yīng)用 技術(shù)應(yīng)用
新聞資訊
行業(yè)資訊 公司新聞 常見(jiàn)問(wèn)題解答
關(guān)于我們
招賢納士 關(guān)于飛燕 公司設(shè)備 資質(zhì)榮譽(yù) 公司相冊(cè) 客戶評(píng)價(jià) 發(fā)展歷程

聯(lián)系方式

電話:025-83216189

郵箱:frank.zhao@feiyantech.com

地址:江蘇省南京市玄武區(qū)紅山街道領(lǐng)智路56
號(hào)星河World產(chǎn)業(yè)園3號(hào)樓北8樓

微信公眾號(hào)

總經(jīng)理微信

025-83216189