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2018年9月26日-28日,第八届中国测绘地理信息技术装备博览会在浙江德清举行.展会上,上海华测导航技术有限公司等测绘设备厂家均推出了激光雷达移动三维测量系统,折射出以激光雷达为代表的移动三维数据采集高端装备呈现迅猛发展态势.
高端设备制造业迅猛发展
2016年,国家发展和改革委员会与国家测绘地理信息局联合印发了《测绘地理信息事业“十三五”规划》,要求通过政策等方式驱动各生产单位进一步扩大生产规模,满足日益旺盛的高精度位置、数据需求,适应新型基础测绘建设、应急测绘保障等工作需要.还要求解决传统设备在数据获取、处理、存储、分析、传输等方面存在的效率低、机动性差、智能化低、参数口径不一致等问题.这些突出问题不仅影响了测绘单位生产工作的有效开展,同时制约了新型基础测绘、地理国情监测、应急测绘、航空航天遥感测绘和全球地理信息资源建设“五大业务”体系的构建.
因此,各生产单位亟需在高精度自动化形变监测、三维数据获取、多源影像处理、灾害应急处理等方面添加相应装备,加快开展通信组网与传输设备、省级应急中心设备、地面快速测量成图系统、大型数据备份储存发布、实景三维处理系统等测绘前沿技术装备的建设,不断推动激光雷达等高端设备制造业的发展.
测量技术的进步是推动高端设备制造业发展的内在动力.光学设备是发展早且成熟度高的测绘装备,从20世纪80年代至今,以全站仪为代表的传统光学设备经过了几十年的发展,已经从早期的高端测绘设备向工具类设备转变,产品每年的存量市场仍然较大；随着用户测绘需求的不断提升,出现了实时动态测量设备,即RTK( Real-Time Kinematic,实时动态),使测量效率大幅提升.而无论是全站仪还是RTK,其测量都是通过一次获得一个点坐标的方式进行.随着测绘成果要求三维化呈现,三维激光扫描逐渐浮出水面,三维扫描装备通过静态或者动态测量的方式,实时采集海量点云,结合影像对点云着色,开创了测量装备数据全息采集、成果按需取用的新局面.
测绘平台的发展是高端设备制造业发展的重要支撑.传统测绘主要依靠人工测量,而随着近年来人工成本的不断增高,给企业的发展带来极大制约.与此同时,改进测绘效率的各种平台终端不断涌现,平台结合各种传感器装备,大大提升了作业效率,降低了作业成本,如通过将三维扫描仪、GNSS（Global Nigation Satellite System,全球导航卫星系统）终端、相机等集成在无人机上,通过无人机平台的高效作业,提高测量效率；通过将GNSS终端、高精度惯导、自动控制系统集成在农机上,实现自动驾驶,白天黑夜不间断作业,大大提高了农业耕种效率；通过将多波束测深仪、卫星终端、高精度惯导集成在无人船上面,实现了水下测量范围的极大扩展……测绘平台的不断发展带来了测绘效率质的飞升.
测量从专业化到社会化的转变为高端设备制造业发展创造机遇.测绘装备的不断革新带来了应用的不断扩展.传统测绘着重于基础地形数据采集,而随着高新技术的出现,测绘装备解决了越来越多的非测绘行业问题,如通过车载移动三维扫描系统,解决了街景地图不可量测的问题；通过无人机航摄,解决了农业与养殖的保险评估问题；通过无人船携带水质仪,解决了污染水域环保监测监控问题等.测绘装备从专业化走向社会化,为社会的良好运行发挥越来越重要的作用.这些设备具备应急地理信息快速获取、处理和远程数据传输功能,提高了我国在重大自然灾害、社会公共安全等突发事件处置方面的效率,提升了我国应急监测水平.
多平台激光雷达系统
在多种因素作用下,激光雷达等高端设备制造行业得到了长足的发展,也为企业带来了新的发展机遇.以上海华测导航技术有限公司（以下简称“华测导航”）为代表的地理信息企业推出了适应各种场景的高端移动测量装备,让企业采购成本降低的同时,提升作业效率,地理信息获取能力进一步增强.
目前,测绘与地理信息生产装备正朝着高度网络化、信息化、智能化的方向迈进,按需、灵活、泛在的测绘与地理信息服务正在全面实现.测绘与地理信息的科技手段与应用已从传统的测量制图转变为包含3S( Remote Sensing,Geography Information Systems, Global PositioningSystems,遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统( GPS))技术、信息与网络、通信等多种手段的地理信息科学,同时,更与移动互联网、云计算、大数据、物联网、人工智能等高新技术紧密融合.
华测导航AS-900多平台激光雷达系统就是其中的代表.其集成长距离、高精度激光传感器和惯性导航系统为一体,可以满足不同环境下的测绘任务,外挂高分辨数字相机,将正射影像与三维点云相结合.设备可选直升机、无人机、车载、船载等平台,实现空中与陆地数据的无缝对接,在保证精度的同时,大大提升了外业作业的效率.系统可广泛应用于高精度地籍测量、地形地理测绘、公路勘察设计、应急救灾等领域.
华测导航AS-900多平台激光雷达系统在应用过程中也凸显出了诸多优点：多平台,可搭载到无人机、直升机、汽车、背包、轮船等载体,不受空域禁飞影响；高精度,无需地面控制点,点云数据绝对精度可达5厘米以内；高效率,无人机机载一个架次可飞0.5平方公里地形/10公里道路,车载每天可采集100公里以上带状数据；多功能,可同时实现1:500无人机免相控航测、倾斜摄影测量、长距离三维激光扫面、移动测量车的功能；适应性强,可适应多云、雾霾、阴天、沙漠、滩涂、沼泽、植被茂密地区等多种作业环境；分体设计,激光雷达、惯导、相机、控制单元等传感器分离固定,可根据需求更换传感器,实现灵活组合.
落地应用成效显著
利用车载模式进行国道314线布伦口至红其拉甫公路测绘数据采集,华测导航AS-900多平台激光雷达系统发挥了重要作用.该项目在执行过程中的数据处理,主要分为三步.
第一步：数据预处理.数据预处理主要包括POS解算、激光处理和坐标转换.其中,POS解算生成PosT文件,可按时间输出载体的位置、姿态信息；激光处理则对原始激光文件进行解码,并对激光点坐标进行转换,从而得到WGS-84坐标系下的LAS格式点云；坐标转换是根据用户需求,将点云成果转换到工程独立坐标系下.
第二步：点云后处理.其中包括点云抽稀、噪点剔除、滤波分类等,数据通过精细分类后,剔除了植被点、噪声点、建筑物点等其他地物点,获得精准的地面点,并提取出保留了地形特征点的高程点数据.
第三步：横断面提取.横断面提取是指根据地面点数据按桩号生成断面,断面上带有对应点的高程信息.
华测导航AS-900多平台激光雷达系统的应用,极大提升了数据采集效率,项目实际作业里程约40公里（双向80公里）,整体实施工期为3天.在快速作业、短时间内获取海量点云的同时,保证了最终数据成果的精度,完全满足改扩建测绘成果的精度要求.
该项目的成功实施,证明了利用激光雷达进行道路改扩建测绘是一种高效率、高精度的方法.相比于传统测量方式,基于激光雷达系统的道路改扩建测绘技术有着不可比拟的优势,其安全高效、快速便捷的作业方式具有很大应用前景.
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参考文献：
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