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技术干货丨激光雷达绘图与无人机摄影测量

导读: 目前,无人机激光雷达和摄影测量成像应用正在快速增长。这其实并不奇怪,因为与使用配备了摄像测量设备的飞行器相比,使用配备了GPS的无人机(UAV)进行空中测量更具成本效益。

目前,无人机激光雷达和摄影测量成像应用正在快速增长。这其实并不奇怪,因为与使用配备了摄像测量设备的飞行器相比,使用配备了GPS的无人机(UAV)进行空中测量更具成本效益。

技术干货:激光雷达绘图与无人机摄影测量


由于无人机相对便宜,可以在有需要的大型区域进行快速勘察。此外,使用配备了GPS、数码相机以及强大计算机的无人机,可以进行精度达1至2厘米的测量。

本文全面介绍了这种无人机绘图技术。此外,还将对利用无人机进行摄影测量和激光雷达测绘的领域进行简单的介绍。

什么是无人机摄影测量?

摄影测量是通过照片进行测量的科学。摄影测量的结果通常是一些现实世界的物体或陆地地图、素描或3D模型。

3D地图和模型

要从航拍测量中构建3D地图,需要将摄像机安装在无人机上,并且通常都是垂直指向地面。而使用摄影测量法构建纪念碑或雕像的3D模型,则需要将摄像机水平安装在无人机上。

无人机飞行途中拍摄的地面或模型的多个重叠照片(80%至90%重叠),再加上自主编程飞行路径被称作路标点。将物体或地面的照片重叠80至90%,是无法通过导航准确完成的。

那么拥有一个配备了路标点导航技术的无人机则非常重要。

无人机绘图和激光雷达详解

技术干货:激光雷达绘图与无人机摄影测量


无人机激光雷达主要是通过在无人机上安装激光扫描仪,以对无人机拍摄景观的点高度进行测量。激光雷达也叫做光感测距技术(Lidar)。激光雷达扫描仪可以在一天内扫描数百平方公里区域。在每平方米区域内通过测量10到80个点,可以对所扫描景观构建一个非常详细的数字模型。

准确的测量使得所构建的3D模型能用于许多领域的设计、规划以及决策过程。

激光雷达传感器还可以穿透密集的森林林冠层和植被,从而对卫星看不到的地球结构进行拍摄,以及对植物进行详细拍摄以便进行植被分类和变化监测。

摄影测量和激光雷达的用途

通过使用无人机摄影测量和激光雷达测绘,可以从航拍图像中提取许多有用元素。这些有用元素包括:

DEM / DTM / DSM(表面模型);

正射影像(地理空间校正的航空图象);

3D建筑模型;

轮廓地图;

平面特征(道路边界、高度、标志以及建筑物轮廓等);

体积调查。

下面简单介绍一下激光雷达和摄影测量的一些最佳用途。所有这些领域都收益于各自项目的精确3D图像。与使用传统飞行器相比,它们还可以提高效率并降低成本。

林业管理与规划;

洪水建模;

污染建模;

绘图和制图;

城市规划;

海岸线管理;

交通规划;

油气勘探;

采石场和矿产(体积和勘探);

考古;

蜂窝网络规划。

摄影测量术一开始处于默默无闻的地位,随着无人机激光雷达传感器的出现,现在得到了广泛的应用。

3D植被建模

这里需要注意的是,植被建模使用的是多光谱传感器和激光雷达传感器,而不是摄影测量传感器。

用于摄影测量和无人机3D绘图的摄像机

行业目前已经开发出了几款配备了摄像机、用于3D绘图的无人机。实际上,任何配备了曝光控制器摄像机的无人机都是合适的。曝光控制器能触发相机快门。最小照片拍摄数为每两秒一张照片。以下相机都能很好地用于摄影测量和绘图。

佳能相机 - S110、SX260;

索尼相机 - QX1、DSC-RX100 A7R、A7、A7S、NEX-6、NEX-5R、NEX-5T、A5100;

松下相机 - GH3。

GoPro相机镜头不太适合构建航空地图。为了得到某种更佳结果,飞行器飞行高度要达到400英尺(约120米)以上。

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