灘涂是沿海地區(qū)的資源寶庫，具有面積大、分布集中、區(qū)位條件好、農(nóng)牧漁業(yè)綜合開發(fā)潛力大等特點，因此灘涂資源的開發(fā)利用已成為沿海地區(qū)振興區(qū)域經(jīng)濟的重要增長極。為掌握灘涂現(xiàn)狀與變化情況，沿海地區(qū)定期會對灘涂展開地形測量工作。受潮汐影響，灘涂地形測量面臨著“車下不去，船上不來，人不安全”難題，而適應(yīng)性強、精度和效率高的機載激光雷達技術(shù)成為破題的利器。

項目背景

測區(qū)位于華東某海灘，呈南北走向，地質(zhì)以沙石、泥土為主，面積約13平方公里。該區(qū)域氣候濕潤，風(fēng)速約3-4級，每日漲潮退潮時間不定。客戶要求項目數(shù)字正射影像（DOM）精度優(yōu)于0.5m，且數(shù)字高程模型（DEM）精度在10cm以內(nèi)。

▲測區(qū)灘涂

痛點分析

位于潮間帶的灘涂由于巖土結(jié)構(gòu)特殊性，海灘漲潮退潮時間有限，使得人工測量和無人船/有人船測量都難以應(yīng)付。當(dāng)?shù)推匠卑l(fā)生后，海灘裸露時間較短，費時又費力的人工測量難以在短時間內(nèi)快速、準(zhǔn)確獲取地形數(shù)據(jù)，且人員危險性較高。當(dāng)高平潮發(fā)生后，水深很淺，且海灘浪較大，漲退潮也很快，船體容易擱淺，無人船/有人船測量無法正常作業(yè)。

實施方案

項目采用PM-1500機載激光測量系統(tǒng)進行沿岸和灘涂測量。該系統(tǒng)以蜂虎垂直起降固定翼無人機作為平臺，擁有測程長、精度高、續(xù)航長、保障全等優(yōu)勢，可以在大范圍內(nèi)快速、準(zhǔn)確、連續(xù)地獲取高精度的地形數(shù)據(jù)。

▲左右滑動查看PM-1500機載激光測量系統(tǒng)和蜂虎垂直起降固定翼無人機

系統(tǒng)優(yōu)勢

測程長

激光雷達最遠(yuǎn)測距1650m。

精度高

200萬點/秒高點頻，7次回波。

續(xù)航長

無人機載荷作業(yè)可達120min。

保障全

無憂保障包，多重守護更省心。

作業(yè)過程

▲項目實施總體技術(shù)路線

航線規(guī)劃

為保證激光點云精度滿足成果要求，本次飛行按200m相對航高沿著道路進行航飛采集，飛機地速72km/h，航向重疊度75%，航線間隔89m。

▲航線規(guī)劃界面圖

數(shù)據(jù)采集

結(jié)合當(dāng)?shù)氐某毕兓砗同F(xiàn)場綜合評估情況，作業(yè)人員選擇中午12時進行作業(yè)，這樣既保證潮水在相對最低點，也能保證充足的光照度，以避免過大的陰影。

▲飛行現(xiàn)場

內(nèi)業(yè)處理

外業(yè)采集結(jié)束后，作業(yè)人員把激光原始點云數(shù)據(jù)、GNSS數(shù)據(jù)、IMU數(shù)據(jù)導(dǎo)入到中海達數(shù)據(jù)融合軟件進行后差分處理，解算得到高精度的POS數(shù)據(jù)和LAS點云數(shù)據(jù)。基于這些數(shù)據(jù)，作業(yè)人員可以生成數(shù)字正射影像和數(shù)字高程模型。

精度驗證

作業(yè)人員通過將激光點云與區(qū)域內(nèi)的驗證點進行比對，點云數(shù)據(jù)高程中誤差為7.7cm，滿足精度優(yōu)于10cm的需求。

▲精度驗證

成果展示

▲點云數(shù)據(jù)

▲分類后地面點

▲數(shù)字正射影像

▲數(shù)字高程模型

項目總結(jié)

通過應(yīng)用，利用機載激光雷達技術(shù)進行灘涂地形測量具有以下兩大優(yōu)勢。 一是精度和效率高。PM-1500機載激光測量系統(tǒng)通過搭載蜂虎垂直起降固定翼無人機平臺，在200m左右相對航高條件下，灘涂點云高程中誤差為7.7cm，滿足精度優(yōu)于10cm的要求。同時，與人工測量相比，采集效率高、內(nèi)業(yè)處理快的PM-1500機載激光測量系統(tǒng)的綜合人均效率提升10倍。

▲PM-1500機載激光測量系統(tǒng)與人工測量效率對比

二是適應(yīng)性強。受海灘漲潮退潮的影響，地面測量人員難以施測，無人船/有人船也無法進入潮間帶實施測量。而機載激光雷達技術(shù)則可以不受作業(yè)環(huán)境限制，大大方便了灘涂地形測量工作的開展。

基于上述優(yōu)勢，機載激光雷達技術(shù)有效解決了“車下不去，船上不來，人不安全”的測量難題，為獲取灘涂地形數(shù)據(jù)提供了可靠、精準(zhǔn)、高效的解決方案。

審核編輯 ：李倩