机载扫描技术的改进提高了生产率

作者:琳达达菲

通过改进扫描特性和功能，在更短的时间内在更大的区域产生更密集的点云，满足了对航空激光雷达日益增长的需求。作为扫描技术的早期采用者，美国发展最快的建筑、工程和地理空间（AEG）公司Woolpert自2002年发布ALS40以来，拥有并运营了徕卡地理系统公司激光雷达系列的每一种产品。Woolpert于2019年初购买了其第一台徕卡TerrainMapper，此后又收购了三台。如今，TerrainMapper是Woolpert在大面积制图和困难地形方面的首选技术，包括交通部（DOT）项目和美国地质调查局（USGS）3D高程计划（3DEP）等联邦计划。

对高程数据的需求

航空激光雷达数据是许多应用的宝贵信息来源，如三维城市模型、基础设施开发、沿海和自然灾害监测以及环境保护。目前正在努力建立一个国家激光雷达数据集，许多地方和区域实体也在投资激光雷达覆盖范围。

随着激光雷达传感器能力的增强，对密度和精度的期望不断提高。徕卡TerrainMapper是一种线性模式传感器，它可以在更高的高度收集非常密集的点云，大大缩短了采集时间。

Woolpert的副总裁兼地理空间部门负责人Joseph Seppi说：“有了大面积地图，效率真的会得到回报。”。“我们的项目可以超过30000平方英里，甚至100000平方英里，因此能够以更快的速度在更高的高度飞行，使TerrainMapper成为一个非常有效的选择。”

TerrainMapper能够在300米（m）至5500米的飞行高度收集激光雷达，并在2公里（km）的飞行高度提供美国地质勘探局激光雷达质量等级0（QL0）数据。这种卓越的效率水平非常适合于运营成本对更新频率有重大影响的大型区域或国家测绘项目。

满足并超越规格

每个项目都有最低的数据需求，这取决于预期的应用程序。例如，USGS QL1数据必须至少为每平方米8个点，均方根误差(RMSE)不超过10.0厘米(cm)。其他标准可能包括落叶、无雪、无积水和无雨。在温带气候下，落叶树木和积雪是障碍。在热带和亚热带气候中，云和雨经常是一个问题。由于许多地理区域具有挑战性的条件，在有限的飞行窗口内有效收集数据对完成工作至关重要。

2019年，怀俄明州运输部(WYDOT)与伍珀特签订合同，在怀俄明州西北部靠近黄石国家公园的大陆分水岭10英里范围内绘制三个滑坡区域。伍珀特以每小时50 ppsm的速度收集激光雷达，并用集成徕卡RCD30航空相机同时收集的图像为点云着色。最终的数字地形模型(DTMs)和不规则三角网络(TIN)模型为WYDOT提供了一个基线，以确定滑坡运动、体积和地球随时间移动的速率。WYDOT进行了独立检查，并比较了现场收集点的120多个独立点云高度。平均高度差3.6厘米超过了要求的5厘米垂直精度。

TerrainMapper在线性公用事业项目和电力线路权上也被证明是有效的，并成功地测量了高架电力线的凹陷。即使比其他传感器飞得更快更高，TerrainMapper也能返回各种项目所需的点密度。

Seppi表示:“在地势较高的地区，我们无需调整不同的高度，就可以飞得更高，从而获得更高的效率。”“对于公用事业工作来说，在远高于线路的高空飞行更安全，还能获得更多周边区域的好处。”

2019年，Woolpert还与TerrainMapper一起在美国各州执行了10多个项目。在佛罗里达州和俄亥俄州等州，尽管天气条件恶劣，高速采集的大量数据有助于在一个飞行季节内完成测绘项目。

Seppi继续说道:“一些地方的天气很有挑战性，让我们的工作时间更少，所以TerrainMapper的高容量收集能力帮助我们快速完成项目并保持一致性。”“此外，这种传感器的点分布、模式和良好的强度回报对许多特征提取用途非常有益。”

这张放大的等高线地图显示了风河湖附近的路面、管道和涵洞等特征。

采集与处理集成

后处理工作流是效率影响整个项目成本的另一个领域。Woolpert使用了徕卡HxMap多传感器处理平台，该平台旨在简化TerrainMapper数据的处理。HxMap处理、校准和登记激光雷达点云，同时处理图像传感器数据和着色点云。在HxMap的帮助下，Woolpert提供了完全处理的分类点云，满足严格的项目规范的精度和密度。

Seppi说：“HxMap让我们更加灵活，能够动态地适应变化。”。“当我们有一个关键的最后期限时，我们可以轻松地将处理转移到其他项目来分配HxMap资源。HxMap就像一个黑匣子，在幕后自动执行其工作。”

HxMap专门设计用于处理TerrainMaper数据，它利用集成扫描仪/摄像机系统的优势，在一个界面内生成所有机载数据产品。HxMap为大型倾斜成像项目、全国正射影像项目和大型或小型激光雷达项目提供嵌入式空中三角测量和解决方案。亚搏彩票手机版下载

怀俄明交通部将伍珀特提供的激光雷达数据转换成各种图形，包括风河湖附近地区的数字地形模型。

持续改进

徕卡地形测绘仪是继ALS80系列之后的下一代激光雷达传感器。该传感器系统提高了飞行高度的数据采集率，改善了飞行计划，并实现了均匀点分布。提高的生产率节省了时间和金钱，而更高的脉冲率，更大的激光功率和无栅技术有助于更高的点密度。

“徕卡地球系统的传感器越来越好，”塞皮说。“从ALS80到TerrainMapper的性能飞跃是显著的。我们发现圆形扫描模式有许多优点，如线对线的校准和俯仰的调整。飞得更高更快能提高我们的效率200-400%。自1989年以来，徕卡Geosys亚搏彩票手机版下载tems产品一直是我们传感器团队的骨干。”

对3D激光雷达数据的需求日益增长，及时采集和处理变得越来越重要。TerrainMapper与HxMap工作流的紧密集成加快了从数据下载到产品生成的整个过程，以支持每个地图项目更快的周转。