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如何利用小型机载LiDAR完成喀斯特地貌数据采集

喀斯特地貌 ,是具有溶蚀力的水对可溶性岩石(大多为石灰岩)进行溶蚀作用等所形成的地表和地下形态的总称,又称岩溶地貌;我国喀斯特地貌分布区域较广,如广西云南等地。

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美丽的喀斯特地貌

喀斯特地貌区域地势险峻、垂直落差较大,经常出现近90°垂直的山峰,传统测量基本无法实施;无人机作为有效的测量手段,在该区域同样面临问题,包括以下三个方面:

  1. 多数喀斯特地貌区域植被覆盖茂密,基于可见光的航测很难获取地表数据。
  2. 喀斯特地貌区域地形高差起伏较大,航测分辨率不能保证。
  3. 采用机载LiDAR虽可以有效的穿透植被,但受测程影响,同样在多数区域不能有效的获取数据。

要如何利用小型无人机机载LiDAR获取喀斯特地貌区域高精度数据,飞马智能航测系统D200有高招。

2019年7月6日,广西天茂测绘科技有限公司利用飞马智能航测系统D200搭载LiDAR210激光模块完成了巴马香刷洞遗址景区航测任务。香刷洞遗址位于广西壮族自治区河池市巴马瑶族自治县境内,该区域洼地、峰林密布,为典型的岩溶(喀斯特)地貌。测区地势复杂,测区高差近300m且高差变化较大。

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测区示意图

由于测区地形起伏变化较大,为保障飞行安全及点云数据获取的一致性,

采用飞马特有的精准地形跟随飞行模式进行。首先采用D200正射模块进行整个测区的地形预扫(注:因LiDAR飞行相对高度较低,常用的免费高程数据在大高差地区高程误差较大,采用预扫的方式可以有效的保证航飞安全),获取优于10cm的正射影像,并经无人机管家快速DSM功能数据得到高精度的地形数据(此区域飞行4cm,影像620张,8g内存处理时间为1h),再基于RTK采集起伏区域两个检查点,并通过无人机管家DEM精度检查工具,检核其高程中误差为3.56m,满足变高飞行对高精度地形数应在10m误差以内的航线规划精度要求。

将预扫的高精度地形数据导入飞马智能的航线规划软件(智航线),其将根据精准地形及点云密度等航摄参数要求自动生成精准地形跟随航线;由变高航线图可看到飞行变高点近100个。

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基于高精度DSM的精准地形跟随航线

航线设计完成后,作业人员进行现场勘察,架设基站,并完成飞行前的准备工作,飞机即按照预定航线进行精准变高飞行。经40min的实际飞行,完成了测区2km²的高精度点云数据获取。

现场飞行照片

录制一个飞行视频

精准地形跟随飞行回放视频

经无人机管家智激光进行点云轨迹及一键式智能点云解算,输出高精度标准点云,再基于智点云进行点云的后处理,经去噪、滤波、交互编辑等处理得到测区DEM并反演出等高线成果。

点云截图

标准点云解算

剖面

点云剖面图

DEM成果

DLG成果(与DEM套合)

采用测区内RTK采集的检查点进行精度检查,可知点云高程精度为0.037m,处理后的DEM高程精度为0.074m,满足1:500地形测图精度需求,达到项目预期。

点云精度检查

点云精度统计

DEM精度检查

DEM精度统计

此项目中,采用飞马智能航测系统D200搭载LiDAR210激光模块精准地形跟随作业模式,安全、高效的完成测区数据采集;为大高差地区作业奠定了基础。随着应用的深入,飞马智能航测遥感系统D200功能、载荷、解决方案也越来越完善,可以满足多样化的空间数据获取需求。