无人机网|案例 | mdLiDAR1000方案应用于山西省某露天矿测量项目


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2020年年初 , 应某山西省某矿产公司的需求 , Microdrones(镁科众思)飞行团队携mdLiDAR1000集成方案前往该露天矿 , 对排土场进行土方量测量 , 以协助该矿产公司核算工作量 。客户之前使用传统测量方式(GNSS RTK) 。 这项工作危险且耗时 , 需要3人小组连续工作1周来完成 。 客户希望转用更高效的方法:无人机测量 , 1天之内出成果 。数据要求:精度要求:生成误差小于5cm的彩色点云 , 生成等高线 , 客户将据此计算土方量 。应用难点:

  • 测区海拔较高 , 正值北方初春时节 , 风力较大;
  • 测区高低起伏较大;
  • 现场风沙很大 , 特别起风之后 , 对飞机的防护等级要求较高;

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使用设备:mdLiDAR1000集成方案 测区概览图
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数字可交付成果
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实施方案Microdrones 端对端工作流程:
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规划
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1)项目要求、精度和可交付成果
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2)目标区域
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3)参数输出
  • 可交付成果:点云
- 投影:CGCS2000 CM111E - 坐标参照系:CTRF2000 - 垂直参照系:Ellipsoidal H
  • 可交付成果:DSM 生成
- 网格 10 厘米
- GeoTiff 格式
4)工作流程
  • 在短时间内地形大量变动的区域(例如矿山或建筑工地)需要最新的DSM才能使用“仿地飞行”选项 。
  • 默认情况下 , mdCockPit 软件使用全局地形模型SRTM , 在地形平缓或常年不会变动的区域使用是非常方便的 , 但在矿山上不建议使用 。

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将默认 mdCockPit 模型(绿色)与 实际区域的横截面(红色)进行比较
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默认 mdCockpit DSM5)飞行参数mdSolution:mdLiDAR1000方案
  • 多功能
  • 易于运输 , 安装于md4-1000无人机
  • LiDAR , 最大限度减少后处理
  • 满足项目要求的高效解决方案

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高度设置:50 米
  • 为达到预期表面反射率设置的最大高度
  • 点云密度要求
  • 效率
  • 煤矿的反射率与新沥青相似

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速度:4 米/秒
  • 点云密度
视角:85°
  • 每个图像带覆盖的最大区域

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重叠度:40%
  • 不规则地形
  • 可能有垂直的峭壁

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路线:仿地飞行不断变化的地形会影响传感器和旁向重叠 , 存在 150 米的高程变化 。目标 — GCP/检查点:至少2个
  • 在矿场顶部设置一个 GCP
  • 在矿场底部设置一个 GCP

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目标
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Smart Target飞行方向:平行于坡度线
  • 飞行效率(省电)
  • 矿场每层最大的旁向重叠

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时间范围:大约 2 小时
  • 规划了 4 次飞行
  • 通过 mdFlight Performance App (mdFPA) 可大致了解在测区当前海拔和温度条件下 , 单块电池可支持的最长飞行时间;
  • 我们规划的每次飞行时间都在预估飞行时间以内(36 分钟);
  • 请记住 , 此应用程序给出的是包括无人机设备展开的整个飞行时间 , 无人机需要时间进行校准以及前往/返回任务的起飞地点;
  • 飞行员需要备用电池 , 以防出现意外情况 。

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恢复航点
  • 可一次完成整个任务规划 。
  • 一个架次结束更换电池后 , 可以通过“恢复航点”功能继续飞行 。
  • 这种方法的优点是系统将从上次的最后一个航点继续执行任务 , 确保数据是连续的 。

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飞行参数摘要
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预期的项目误差
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注:基于系统设计规格飞行与数据采集
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数据收集- 系统:mdLiDAR1000 - 高度:50 米 - 速度:4 米/秒 - 使用“最新”DSM 进行仿地飞行 - 飞行方向:平行于坡度线 - 飞行次数:4 次 - 地面检核点:5 个(使用徕卡GS09) - 视角:85 - 重叠:40% - 覆盖的区域:1000x900 米
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飞行时间:- 1:25 分钟 - 2:26 分钟 - 3:27 分钟 - 4:17 分钟 - 共计:95分钟
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数据处理与展示
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目标的质量控制
  • 所有目标都在目标区域内
  • 所有目标都被完全覆盖
  • 所有目标都不存在初始化的问题

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mdInfinity:轨迹处理和 Sbet 生成
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mdInfinity — 处理所有飞行的状态
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mdInfinity — 轨迹RMS(X 轴、Y 轴和 Z 轴)
  • 数值为零 , 意味着数据质量非常好
  • XYZ三个方向的轨迹精度都非常好
  • 每个架次都不存在 IMU 差距
mdInfinity软件:LiDAR 定向
  • 载荷校准报告:

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  • mdInfinity 界面:

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  • LiDAR定位点云:

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精度增强
横截面
  • 蓝色:原始点云
  • 橙色:精度增强

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GIS 软件:可交付测绘成果的生成
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点云
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DSM

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