欧洲首创的单光子激光雷达

个案研究

作者:Renata Barradas古铁雷斯

第一批地图是用羊皮纸绘制的,在准确性、质量和分布方面都非常有限。技术的变化彻底改变了制图学,改变了我们捕捉、交流和分发空间信息的方式。今天,任何带有浏览器的设备都可以查看带有地理信息的详细地图。

如果您正在西班牙北部纳瓦拉省首府潘普洛纳(Pamplona)参观,该省因奔牛而闻名于世,并且您正在计划一次远足,那么您可以通过手机舒适地访问包含该多方面地区所有地形信息的地图。

纳瓦拉的经济发展部已经敞开大门,允许在一个界面上访问多种基础地图,包括地籍地籍、水文、文化、基础设施、地图学正射照片等等。除了可以获得的细节和信息,这些地图是欧洲第一个用单光子激光雷达捕捉信息的地图。


量子飞跃

欧洲首创的单光子激光雷达

纳瓦拉历来是引进新技术获取前沿地理信息的先锋地区。1929年,一名飞行员飞到纳瓦拉地区拍摄并制作了该地区的地籍簿。1967年,纳瓦拉政府制定了第一个地图规划,要求建设一个卓越的测地线基础设施,在当时处于领先地位。

44年后,激光雷达捕捉到了纳瓦拉的表面。2011年至2012年间,特雷卡萨该公司正在西班牙市场开发地籍地籍、制图和领土信息系统方面的重大项目,用高点密度激光雷达覆盖纳瓦拉领土。利用徕卡ALS60机载传感器,Tracasa从天空中每平方米捕获1.2个点。

2017年,纳瓦拉制图管理部门决定更新该地区的激光雷达数据,将以前激光雷达飞行的点密度提高10倍——这项技术由纳瓦拉提供徕卡SPL100激光雷达传感器实现了一个飞跃,将以前的激光雷达飞行密度提高到14点每平方米。


选择合适的技术在欧洲尝试一些全新的东西

欧洲首创的单光子激光雷达

欧洲没有其他公司有这种传感器的经验,如何确定第一个商用单光子激光雷达机载传感器是正确的技术?

Tracasa在纳瓦拉政府指派后,与西班牙国家地理研究所(IGN)合作,制定了一份要求严格的投标书,其中包括每平方米10个点的非常高的点密度——很少有传感器能够符合这些高规格,并具有如此大面积所需的效率。

配备SPL100激光雷达传感器和B200飞机上的中格式徕卡RCD30相机,Tracasa将飞行和信息捕获委托给Grup Air Med和COWI。SPL100提供了100束输出光束和每秒600万次测量,团队绘制了整个图像在短短几个月内就有了广阔的土地。

“这种覆盖的新奇之处在于点云密度的增加,这将使我们获得广泛的应用。我们得到的平均点密度为每平方米14点,精度优于平面测量20厘米和高程测量15厘米。用一个中等格式的摄影相机联合捕获RGBN图像,也使得获得用于着色点云的激光雷达数据的同时图像成为可能。“我们对这些数据很满意——我们得到了我们想要的点密度、区域规格和精度。在2011年,我们每平方米有1个点,现在我们有14个点每平方米。”Tracasa的项目经理Víctor García Morales说。


再高的山也不够

欧洲首创的单光子激光雷达

纳瓦拉地区位于比利牛斯山脉和埃布罗河之间,与法国接壤,面积达10,391平方公里。尽管纳瓦拉的面积相对较小,但它是一个相当多样化的地区,主要是比利牛斯山脉,海拔2400米以上,与埃布罗河谷平坦的冲积平原形成对比。

“纳瓦拉是驾驶任何机载传感器的完美区域。如果这个传感器在这里运行,在这个植被混杂的地区,飞行计划和执行将非常具有挑战性,它可以在任何地方运行。”Tracasa的主管Moisés扎尔巴Almándoz说道。

在飞行之前,需要考虑很多方面。覆盖纳瓦拉的飞行计划最初提供了200条航线。SPL100创造了高密度点云,穿透纳瓦拉的植被、地面雾和薄云,而80MP相机捕捉到RGBN颜色信息。

“我们用之前的技术飞行了大约270个小时;使用SPL100时,时间减少到170小时,点云密度增加了14倍。通过加强规划,这一比例甚至可以进一步降低。”加西亚·莫拉莱斯说。

当决策影响范围广泛、需要详细且一致的数据、并要求以可控成本频繁更新时,公司应以每个数据点的成本为导向。单光子激光雷达系统捕获每秒100万次测量,宽度为2公里。SPL100非常适合采集大面积数据,从而降低了每个采集数据点的成本。


多个应用程序,多个业务



该项目在IGN的国家正射影区计划(PNOA)框架内,旨在每六年在西班牙高密度更新一次激光雷达信息。在每个人的指尖上实现地图数据是一个艰巨的过程,激光雷达数据收集是这个难题的一部分。没有数据处理和可视化,工作流将无法完成。

Navarre的SPL100激光雷达数据通过HxMap进行后处理,而徕卡MissionPro飞行规划软件实现了3D虚拟地球规划环境和传统的2D地图规划视图。HxMap是本项目中使用的主要后处理平台,用于在一个界面内生成所有激光雷达数据产品。将单光子激光雷达和HxMap结合到一个工作流程中,使专家能够为各种应用生成机载数据,包括:bob综合app下载

  • 生成数字地形模型和数字表面模型
  • 更新地图学
  • 准备森林管理计划
  • 绘制洪水区和其他水文应用图
  • 支持应急管理计划
  • 绘制电力线图
  • 向公众传递信息
“意识到激光雷达数据可能需要生成多个应用程序,政府有一项开放数据的政策。公司和大学正在下载点云数据,以充分了解我们的环境并产生业务。”Zalba Almándoz总结道。

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