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激光雷达集成评估
激光雷达集成依次是质量、功耗、精度三个问题,其中任何一项都可能单独否决一个平台。
本页介绍
- 先看质量与安装刚度:柔性安装会毁掉这台传感器本来的几何精度。
- 功耗预算与占空比决定平台能否按你的任务时长携带它。
- 轨迹质量决定点云质量。换个更好的惯导,可能比换更好的扫描头更有效。
- 隔振是双向问题:既要隔离传感器,又要不让挂架共振。
激光雷达回答的是与摄影测量不同的问题
摄影测量通过在重叠影像间匹配特征来重建表面,在可见、有纹理、静止的表面上效果很好。激光雷达直接测量距离,这意味着它不需要纹理、能在黑暗中工作,而且——关键地——它能在单个脉冲穿过植被空隙时返回多个高程。
最后这个属性正是选择激光雷达的理由,也正是它更贵的理由。在郁闭林冠下,再高的相机分辨率也产不出地表,因为相机根本没看到地面。激光雷达把林冠表面、中间结构与地面作为分离回波返回,这才产出植被之下的地形模型。
这个代价是真实的,也应当明说:激光雷达增加质量、功耗、成本,以及重得多的标定、地理配准与处理工作量。当交付物不需要穿透、或不需要覆盖下的精确表面时,摄影测量通常是更经济的答案,也是更好的答案。
按它要产出的成果来规定激光雷达
激光雷达按点密度、测距精度与每个脉冲可分辨的回波数来规定。地面点密度是输出侧规格,也是映射到交付物的那一项:每平方米需要多少点,才能以所需保真度表达表面或结构。
点密度是脉冲频率、扫描图案、飞行速度与高度的函数——这意味着它既是飞行规划变量,也是传感器规格。一个标称脉冲频率亮眼的传感器,只有在航线按能实现该密度来构建时,才交付那个密度。把传感器与航线一起评估,并按你打算飞的速度核可达密度。
回波数对植被地形要紧。单次回波系统每个脉冲记录一个高程;多次回波系统能分别记录林冠、林下与地面。对植被下的地形建模,多次回波是要求,不是精化项。确认系统实际记录什么,而不是宣传页标题写什么。
地理配准正是激光雷达项目成败所在
点云只有在被准确定位时才有用,而定位取决于 GNSS 解、惯性测量单元,以及传感器与导航解之间标定的组合。空中部分只是一半;另一半是轨迹如何被处理、点云事后如何被纠正。
这正是规划中最常被低估的部分。它需要测绘纪律——妥善执行的标定、控制点或检查点,以及经过验证而不是假定的处理。一台先进传感器在没有这套纪律的情况下飞,会产出一个看起来正确但并不正确的点云,而这个误差通常在有人试图从它上面量测时才被发现。
当交付物必须跨时间比较时——变化检测、方量监测、生长评估——地理配准方法的一致性,与其绝对精度同样重要。两个处理不同的期次,即使各自都精确,也不可比。我们的多期测绘数据管理讲的是这套纪律。
在飞机上的集成
四项标准检查同样适用,而对激光雷达而言,每一项都比相机更苛刻。质量更大。功耗更高且持续。数据接口要承载相当大的码流,而且通常需要机载存储来承载,因为实时下传全密度码流往往不现实。
挂载也更敏感。激光雷达是测量仪器,其精度取决于知道它在哪、以及它相对导航解指向哪里。一个会变形、或相对该导航解定位不刚性的挂架,会引入任何处理都去不掉的误差。把挂架当作仪器的一部分。
确认平台是否公开允许载荷质量、重心包线、挂载接口与可供功率。公开了,集成是有范围的工作;不公开,就是开发。我们的载荷接口与平台兼容性与载荷集成方法说明了我们如何处理这两种情况。
为你的项目做评估
评估顺序是:确认交付物确实需要穿透或覆盖下的精确表面;把要求写成地面点密度;对着植被核对回波能力;确认地理配准与验证方法;再确认四项集成属性。
当第一个问题的答案是否定时,我们会直说。激光雷达经常被规定在本可用摄影测量的地方,而两者的成本与工作量差别很大。当答案是肯定时,传感器只是系统的一部分,围绕它的测绘纪律才是产出交付物的东西。
把你的区域、植被覆盖、所需交付物与精度、平台与飞行速度发给我们的工程团队。我们会评估是否需要激光雷达、航线必须交付多少密度,以及集成与验证工作包含什么。