项目背景
地形测绘是获取位置空间信息的重要手段。与传统测量相比较，机载激光雷达能够大幅度提高工作效率；多回波技术穿透植被可节省人力，也减少传统测量中人为因素带来的误差，在地形测量中应用前景广阔。
测区概况
该项目位于广东省揭阳市某地区内，测区为山地地形，地势起伏较大，高低最大落差300米，周边植被茂密，且有数处较密集的居民聚集地。该项目工期短，测区面积大，精度要求高。
项目需求及难点
项目需求：
测区航线的规划；
坐标系统：CGCS2000 成果提交：DEM、DOM、DLG等。
项目难点：
地形复杂：测区植被茂密，传统测量方式无法高效获取测区准确的高程数据；
任务时间紧：需求3天时间内完成测区的数据采集及成果数据输出任务；
转场难度大：测区内路况复杂，传统测绘设备转场耗时费力；
精度要求：满足1:500地形测绘要求。
作业方案
通过对项目的充分了解，决定采用际上导航gAirHawk GS-1350N长测程激光雷达系统执行本次任务；gAirHawk GS-1350N是际上导航自主研发的长测程机载雷达系统，系统集成光学相机，同时能够获取影像数据。
GS-1350N参数指标：
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系统指标 |
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点云精度 |
10cm@300m |
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点云密度 |
40pts/m²@400m@10m/s |
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设备重量 |
3.2Kg |
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系统功耗 |
70W |
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存储空间 |
机内闪存64G+128G SD卡 |
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电源范围 |
24V |
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外观尺寸 |
24.5cm*14cm*12.5cm |
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工作温度 |
-20℃-55℃ |
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搭载平台 |
机载 |
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POS性能指标 |
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型号 |
gSpin410 |
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数据更新频率 |
200Hz |
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GNSS信号类型 |
GPS L1/L2；GLO L1/L2；GAL E1/E5b；BDS B1/B2a/B3 |
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定位精度 |
水平0.02m，高程0.03m |
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俯仰角精度 |
0.003° |
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横滚角精度 |
0.003° |
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航向角精度 |
0.010° |
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激光器性能指标 |
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测程 |
1500m@50%反射率，最大测程1500m |
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测距精度 |
重复精度±0.5cm |
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线数 |
单线 |
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视场角 |
75° |
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回波数 |
七次回波 |
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脉冲频率 |
50KHz-2000KHz |
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扫描频率 |
600线/秒 |
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角度分辨率 |
0.001° |
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相机指标 |
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像素 |
2600万/6100万 |
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视场角 |
83°/63° |
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拍摄模式 |
等时拍摄/等距拍摄 |
CW-25E 固定翼无人机系统
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硬件 |
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机身长度 |
2.1m |
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翼展 |
4.35m |
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最大起飞重量 |
31kg |
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测控距离 |
50km |
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DGPS |
RTK/PPK |
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携带箱尺寸 |
1640×640×630mm |
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有效负载 |
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任务载荷 |
3-6kg |
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飞行 |
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续航时间 |
120-240min |
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经济巡航速度 |
72km/h |
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抗风能力 |
7级（13.9-17.1 m/s） |
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防雨雪能力 |
小雨小雪（降雨量≤10mm/24h） |
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起降方式 |
垂直起降 |
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实用升限 |
6000m |
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最高起飞海拔 |
4000m |
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垂直方向定位精度 |
3cm |
| 水平方向定位精度 | 1cm+1ppm |
| 软件 | |
| 地面站软件 | 纵横飞图（航测版）、纵横鹰图（监控版） |
软件介绍：
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处理软件 |
轨迹解算软件 |
※1、gAirHawk点云预处理软件拥有完全自主知识产权； ※2、支持纯北斗信号数据解算； ※3、支持GNSS选星功能，提高定位精度，优化计算结果； ※4、支持PPK模式解算（必须使用断网环境验证，确保数据安全）； 5、支持目前国际上先进的GNSS模糊度单历元解算算法； 6、支持如NovAtel，Trimble等多品牌多厂家GNSS数据格式的直接读取，包括Rinex格式和RTCM格式，不需要经过转换后再次读取（使用甲方提供基站验证）； 7、GNSS解算支持位置、速度输出； ※8、轨迹输出支持自定义格式； ※9、GNSS/INS组合支持正反正三向往返滤波、平滑滤波功能，以支持无需8字或者加减速校正，以及免除飞机落地后静置过程； 10、GNSS/INS组合支持里程计辅助计算功能，即使在GNSS失锁期间，也可连续高精度定位； ※11、GNSS/INS组合卡尔曼滤波器可以设置动态更新和量测更新时间； ※12、软件支持用户互动查询功能，具备从属性查图形数据和从图形查属性数据的双向查询功能； ※13、软件具备历元星空图、原始数据、定位测姿结果等信息显示功能，以便用户分析和优化定位结果； ※14、系统支持常见的坐标系统，支持用户自定义坐标系统，并提供不同坐标系之间的转换； ※15、软件支持永久免费升级，并且一套软件授权可供多个计算机同时或非同时使用，一套软件授权可以支持多台设备数据。 |
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点云计算软件 |
1、支持多型号激光扫描系统，包括不同精度、不同测程的激光扫描系统； 2、软件既可以在野外对激光器进行参数配置，也可以对激光点云的计算参数进行配置； 3、软件既可以在野外数据采集时实时计算点云，也可以通过采集的原始激光数据和事后算得的POS数据进行事后计算点云； 4、可按文件输出点云数据和按航带划分输出点云数据，航带输出时自定义输出航带时间段点云数据； 5、可选择输出格式，可输出通用las格式和txt文本格式点云数据； ※6、输出彩色点云，若设备集成相机，且填写好相机相关的文件，勾选此项解算时可免正射空三的输出彩色点云； 7、具有计算参数和输入参数，可进行坐标转换功能，可将输出点云直接转化到当地坐标； ※8、具有航向角改正功能，可在点云计算软件中对航向错位角进行调整； ※9、软件支持一键解算功能，使用便捷。 |
注：带※号者为际上导航专有的国内唯一产品
外业实施
1、航线规划
通过系统定制的飞行规划软件，选择对应的产品型号，规划出满足此款雷达重叠率的航线，同时规划仿地航线，设置相对航高和飞行速度；航线为协调转弯，最大程度的保障雷达精度和安全。保证外业飞行可简单、高效的直接上传执行测区任务。
▲航线规划
2、飞行作业
地面架设基站采集静态GNSS数据用于轨迹后差分处理。
3、数据采集
静止五分钟后，一键执行规划航线，同步采集点云及影像数据。
数据处理
1、数据预处理
依次导入基站、流动站、雷达原始文件以及照片存储文件夹，gAirHawk软件自动读取设备参数，轨迹及彩色点云同步一键解算。
▲导入原始数据进行一键解算
2、数据后处理
▲正射影像DOM制作
▲正射影像DLG范围详图
▲数字线画图DLG制作
▲点云叠加正射(DOM)叠加DLG
▲DEM叠加DLG
▲DOM叠加DLG
精度检测
作业结束后，在测区内人工测量了30个高程检核点，用来检核点云成果的精度；将检核点的坐标导入TerraSolid软件，生成点云高程精度报告，精度为0.046m，满足项目要求，如下图所示：
项目总结
通过利用gAirHawk GS-1350N长测程激光雷达系统实施本次地形项目，机载激光雷达与其他传统手段相比的优势有以下几点：
■作业便捷、灵活，适用于小范围不规则测区的测绘；
■速度快——外业勘查+原始数据采集0.5-1h；点云+影像数据处理2-3h；地形图绘制6-8h。项目实施至成果产出整体时间约10h；
■成本低——项目实施技术技术人员2人，外业时间一天，大大减少了人力物力投入成本；
■质量高——获取多元化数据，细节丰富，点云精度高，成图质量好。
