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“直升机+无人机”,解锁应急保障测绘终极大招
作者:    时间: 2019-06-14    浏览量:1152
一架直升机呼啸而过,地面信息实时回传至指挥中心,几个西装大佬对着屏幕指挥作战,对讲机不时传来:copy that!


这样的场景几乎是美国大片的标配,只要出动直升机,就预示着战斗的高潮来了。相信在很多人心里,直升机都与战斗、硬核、酷炫等词相联系,甚至有一丝不接地气。

但如果我告诉你,直升机还能采集地形数据,并应用于地灾应急保障,会不会接地气许多?

|| 正文来啦,“双机”编队和激光雷达会碰撞出什么火花?

近日,华测在贵州进行的针对地灾应急保障的演练,就采用了直升机和无人机协同作业的模式。在贵州这种山脉众多,高低起伏大,植被茂密的地区,直升机+无人机的组合,最能发挥激光雷达的独特优势。

华测AS-1300HL多平台激光雷达系统搭载在直升机平台
测区位置和地形

上阵的是华测高精度、高集成化的AS-1300HL多平台激光雷达系统。整体重量4.7kg,每秒有效测量点频高达75万点,最大测距可达1350米,能够适用于各类不同的飞行载体,为客户提供高质量、高精度的3D点云数据。


AS-1300HL多平台激光雷达系统


直升机模式

在适合大面积连续作业的区域,采用直升机作业的模式更加高效。为了满足精度及点密度要求,我们的技术人员是这样设计航线的:
• 飞行航高:300m
• 飞行速度:100-140km/h
• 航线间距:165m

按照上述方式进行采集,作业效率可达18-20平方公里/小时,每平方米的点密度大约为8-10pts/m²。

直升机航线

虽然直升机看着高大上,实际安装起来十分简单,只需要将配套的载荷板固定到机舱底部,直接安装即可。从设备开箱到起飞,整体的准备时间不过28分钟。


即使操作简单,安全问题也不可忽视。有人直升机的飞行作业需要遵循通用航空飞行管制条例,从申请空域文件到实际飞行作业都有严格的操作流程,操作人员上机前,现场工作人员为大家进行了安全常识培训。

 工作人员对机上操作人员进行安全常识培训
工作人员对机上操作人员进行安全常识培训

培训过后,就可以起飞啦!在现场的技术人员表示,真的超级激动,电影中的情节真实上演了!

直升机飞行视频


无人机模式

直升机负责大面积快速采集,无人机则负责小范围精细收割。华测大黄蜂四旋翼无人机拥有更加一体化的设计,雷达可以直接安装在机舱腹部。飞机整体采用航空铝材、碳纤相结合的机架结构,雷达卡扣式安装,简单快捷,单架次续航时间可达40分钟,抗风等级6级。同时,采用大疆飞控,有效提升飞机安全性和稳定性,充分保证应急测绘对于安全和续航时长的要求。

大黄蜂无人机搭载AS-1300HL
大黄蜂无人机搭载AS-1300HL

无人机飞行区域平均海拔1500米,飞行高度150米,航线间距60米。航线设计综合考虑了雷达的效率与挂载的正射相机的效率,让一次飞行更加高效,可以同时获取3D点云成果与正射DOM成果。

无人机航线设计
无人机航线设计

无人机模式共采集两个架次,第一架次准备调试6分钟,实际飞行35分钟,飞行面积大约0.6km2。第二架次准备2分钟,实际飞行28分钟(为有人机腾出空域,按客户要求提前降落)。
无人机飞行视频

飞行过程中在地面端可以实时显示设备端电量、激光状态、飞行高度、速度等信息,即使在地面也能心中有数,不必担心设备在空中出现故障而无效飞行。

数据处理

数据预处理和后处理都采用华测自研一站式解决方案,快速生成所需成果。

|| 数据预处理

使用CoPre移动测量数据预处理软件可以一键生成3D点云成果和具有RGB值的彩色点云,操作简单,基本实现自动化处理。

AS-1300HL多平台激光雷达真彩色点云
AS-1300HL真彩色点云

|| 数据后处理

CoProcess点云综合处理软件是华测自研的面向机载、车载、地面静态扫描等多源点云数据的综合处理软件,提供针对点云的滤波、特征估计与提取、分割、分类与拟合重建等流程化成套处理功能,能够支持基于点云的快速测图、DEM及等高线生产、三维重建等实践生产应用。

• 提取地面点
提取地面点是基于软件的自动分类算法,将植被,建筑等物体与地面高程点区分开,并将不需要的点进行滤除,最终只得到需要的地面点。

滤波后地面点
滤波后地面点

• 生成DEM成果
DEM数字高程模型是基于分类后的地面点得到的成果。软件自动将地面点构建TIN三角网模型,经过进一步优化、平滑处理后,输出DEM模型成果。

DEM(数字高程模型)

对于山地,野外等环境,如果点云密度太大,可以适当抽稀点云,从而在一定程度上提升DEM生成的效率。

• 制作等高线
根据提取的地面点,自动生成等高线,并做平滑处理。后期如果有需求,可以对等高线进行编辑和美化处理。

DEM数字高程模型
DEM数字高程模型


“直升机+无人机”的组合,可以充分发挥多平台激光雷达系统高效、精准、稳定的优势,同时受环境限制小,在地灾应急保障工作中更加的灵活有效,是一种切实可行的新方法,也为复杂环境下快速测绘提供了新思路。


写在最后:
为什么我们如此关注地灾应急保障领域?

我国是世界上自然灾害多发、频发的国家之一,一直以来,地灾应急保障工作都对测绘地理信息有着迫切的需求。继上次在四川将“海陆空”一体化编队投入到大型地灾监测演练之后,此次华测又将“双机”模式应用到了贵州山区的地灾应急保障测绘领域。

充分利用有人机、无人机、激光雷达等新型科技手段和装备,开展应急保障测绘工作,为地质灾害防治工作提供第一手资料,将进一步提高地质灾害隐患发现和判识精度及可靠度,为地质灾害野外调查、排查及应急管理提供有力支撑。同时,如何将测绘成果转化到地灾应用,并将地理信息资源进行有效的整合利用,也将是华测不断探索并努力的方向!
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