高程精度優於0.05m!智航V380+LiDAR實力詮釋大高差免相控高精度測繪作業

2019-12-19     無人機網

印度尼西亞被稱為世界第三大熱帶雨林國家,地跨赤道,全年高溫,氣候條件複雜。為了加強當地對熱帶雨林資源與水資源的管理,提升資源的利用率,高效推進環境保護工作,精細化的熱帶雨林調查以及地形測繪刻不容緩。

由於當地地形過於複雜,島內部高原峽谷、崎嶇山地和丘陵密布,高差大,帶來了極大的作業難度,對無人機的性能要求非常高,故本次委託深圳智航團隊攜」V380+LiDAR」奔赴印尼帕盧,執行熱帶雨林環境調查分析與高精度地形測繪任務。

項目概況

本項目選用智航傾轉旋翼固定翼垂直起降無人機V380+LiDAR」執行1:1.4成圖覆蓋率高精度地形測繪任務。全程作業總計4天,共5個架次,作業總面積25平方公里,飛行總航程300公里。獲取高精度點雲數據與地形圖數字高程信息。

作業流程

一站式集成化V380大載重傾轉旋翼無人機 + 超遠距雷射雷達系統綜合解決方案

本次的飛行項目中,選用的是智航傾轉旋翼固定翼垂直起降無人機V380搭載7.2kg傾斜螺旋掃描型雷射雷達的,該款機型採用翼身融合方案,載重能力與續航能力顯著提升,專為測繪應用雷達負載蓄力,且爬升率可達8m/s,能夠完美適應山區多變地形,在高差700米的狹窄空間裡靈活飛行作業,不僅安全可靠性高,同時更加靈敏易於操控。

採用傾斜橢圓掃描方式,獲取雨林、山地中詳細精確的點雲數據,再經過數據處理生成等高線與數字高程信息。

詳細流程

地面站自主規劃航線架設基站靜態初始化掃描參數設置V380全自主飛行全域免相控作業獲取高精度點雲數據檢查數據完整性數據處理。

飛行實況

智航地面站軟體自動下載當地完整地圖,智能劃分為兩個測區,起飛海拔1100米,最低航高接近400米,採用折返飛行模式,向上爬升採集不同航段數據,航帶間距130米,不同作業區域採用差異化航攝重疊率,雷達最大發射頻率600kHZ。

智航V380能夠完美應付當地大落差的環境,單架次飛行50分鐘,覆蓋5平方公里,由於受天氣影響,現場持續下雨、霧氣過重,為不影響成果精度,單日飛1~2架次,4天內高效完成飛行任務。

成果輸出

如上圖,峽谷區域的植被較為茂密,特別是位於是半山腰的樹林中間地帶

點雲效果圖

多回波效果圖

分離的地面點

飛行作業完成後,獲取高精度點雲數據,點雲密度和回波效果均滿足用戶的要求。

精度評估

點雲精度評估

點雲厚度能夠從一定程度上反映相對測量精度,根據獲取的點雲數據,可以從中選取硬質路面進行剖面截取,統計出硬質路面點雲的厚度,其中最大點雲厚度為5.2cm,最小點雲厚度為3.4cm,滿足用戶對相對精度的要求。

測量精度評估

依託於智航「V380+LiDAR」綜合解決方案能夠實現智能的多飛行模式無縫切換強適應多應用場景多樣化的任務需求。搭載 7.2kg超遠距100%有效點頻傾斜螺旋雷射雷達掃描儀,能提供更詳細的數據支撐。雷射可以穿透熱帶雨林,可獲取熱帶雨林植被的位置、高度、胸徑、冠幅、密度等多方面的參數。大範圍,超精細的數據獲取,快速實現作業目標,工作時效性也得以大幅提升,完全滿足用戶的目標需求。

數據後處理

通過智航「V380+LiDAR」飛行測繪作業獲取完整精準的數據,通過數據後處理進行相應的單木分割和信息提取。

本次數據處理使用了「一鍵單木分割和信息提取」工具,進行了樹木棵樹、位置、高度、冠幅直徑和冠幅面積的統計調查。

試驗區域的全局視圖(左)/點雲分類效果圖(右)

全部點雲分類

全部點雲(共229456193個點)被標號為地面、樹木(即高植被)、其它等3類。地面點數量10754124個,占全部點數據的4.69%;樹木點數量為196097241個,其它類點數量為22604828個。

局部區域點雲分類

(樹木為綠色,地面點為紫色,其他點為黃色)

整個試驗區域地面點生成的數字高程模型

由地面點生成的局部區域的數字高程模型

整個試驗區點雲的單木分割結果(頂視圖)

局部點雲的單木分割結果(透視圖)

單木信息數據統計報表

通過本次作業,從試驗點雲數據中共提取了416599顆樹木,平均樹高為18.86m、平均冠幅直徑為6.07m、平均冠幅面積為19.30平方米;另外,最大樹高為69.99m、最大冠幅直徑為9.71m、最大冠幅面積為72.49平方米,上述統計數據與實際情況基本相符,智航「V380+LiDAR」所獲取的數據正確率和完整率很高,能滿足本次快速植被、地形調查的要求,獲得了用戶的高度好評。

大高差下的飛行「控制力」

本項目能夠實現無人機在複雜地形地勢、大高差等高難度環境下的安全、可靠飛行作業,並保證數據的精準採集,不僅依靠操作人員對全局的整體把控,更有賴於無人機自身優秀的適應力。

智航V380性能優勢

載重能力

智航V380採用翼身融合設計,能夠無壓力掛載7.2kg超遠距雷射雷達系統(具備定向掃描及植被穿透能力),可以實現更快速的數據獲取,面積更大,帶來更高的點雲密度與點雲有效率,保證在極端地形條件下的高精度數據採集。

續航能力

在本次山區的實際作業中,智航V380的起飛點距離任務區域較遠,需要預先飛行較長時間抵達指定區域,對無人機的續航能力要求較高,V380帶載單架次飛行可達80公里。

爬升能力

在高差較大的地形下進行作業,爬升能力至關重要,智航V380爬升率為8m/s,能夠有效適應高度變化。且大爬升率可以進行近點爬升,避免數據丟失。

優質安全防護

帕盧當地氣候多變,陰雨天氣較多,對無人機作業影響較大。智航V380具備IP54級工業防護等級,能夠在小雨/小雪/6級大風中飛行,保證飛行過程中天氣突變無人機的安全性,有效保護電池與雷達安全。

航線把控

航線設計把控

在地勢複雜、空間狹窄、高差較大的區域飛行作業,為保證飛機安全與數據採集有效性,提前進行航線設計尤為關鍵。

航段控制

選擇合適的起飛點,進行爬升點控制,採取分段爬升,防止V380因過早或過晚爬升造成危害。

高度控制

本項目作業區域植被較多,山地複雜,需要作業人員提前進行實地考察,並就已規劃完成的航線進行再次檢查,保證V380與山體的距離超過300米,航線與山體沒有重疊的情況。

專業團隊實時監控

無人機飛行過程中,地面站可實時顯示飛機飛行狀態、位置等,智航團隊現場進行實時觀測,預防突發情況,低電量情況下可觸發保護機制,一鍵以最短路徑返航。

本次智航團隊出色的作業能力獲得了用戶的高度讚賞,「能夠克服複雜、高難度的外界條件問題,高效、高標準完成此項目,讓我們印象深刻,期待未來與智航有更多的合作!」

深圳智航無人機有限公司(簡稱智航)成立於2014年10月。2015年10月,智航獲得順豐速運和北極光聯合投資。2016年末,再獲力合清源千萬級融資。智航由一批北航博士、碩士組成的核心研發團隊以改善無人機產品體驗為終極目標,堅持「越智能 · 越簡單」的設計理念,致力於打造物流無人機第一品牌。智航創始人金良為銳意創新的連續創業者,其獨自研發的翼龍等乃全球知名產品。以「創新+極致」為動力,智航先後開發了八旋翼「凌雲」、四旋翼「幻影」、傾轉翼垂直起降V330等一系列行業突破性產品,並取得了多項國際專利。智航歡迎實力雄厚、有共同發展願景的機構加入我們。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-sg/Ybz3H28BMH2_cNUgqjPE.html