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什么是完整的LiDAR测量方案?

行业文章 9月1日, 2021

在OxTS ,我们经常谈及帮助组织建立 "全面的 LiDAR勘测解决方案"。但是,什么是完整的LiDAR勘测解决方案,此外,你为什么要关心?

这是无法回避的问题。谈到调查时,需要很多耐心。根据你所进行的调查类型,以及你想要实现的目标,有许多组成部分在发挥作用。此外,这些组成部分需要齐心协力,才能完成你所设定的目标。

那么,我们谈论的这个解决方案的组成部分是什么?在这里,我们将更详细地研究它们...

 

LiDAR测量硬件

我们首先要看一下硬件。当我们讨论测量解决方案时,我们主要是在谈论LiDAR测量。LiDAR测量正变得越来越流行,这部分是因为收集的数据可以用来创建 3D点云.点云是一组数据点,当收集和处理时,会形成世界的三维表示。点云可以一次又一次地被用来为项目决策提供信息--使其成为一种宝贵的资源。

 

用Hesai XT LiDAR和xNAV650 INS拍摄的点云。

1 - LiDAR

不言而喻,要进行LiDAR测量和创建点云,你需要一个LiDAR传感器。今天有许多LiDAR传感器,每个都有自己的专业应用案例。价位也有很大的不同。较小的商用扫描仪的价格可以低至1500英镑,而更高端的扫描仪可以让你花费75万英镑以上。

你想进行的调查类型自然会帮助你决定你需要哪种类型的扫描仪。例如,如果你想使用无人驾驶飞机/无人机进行长时间的基线调查,需要考虑LiDAR的尺寸和重量。

另外,不同的LiDAR扫描仪以不同的速率输出。传感器每秒输出的点的数量越多,点云就越密集。还有许多其他影响点云精度的因素,包括LiDAR传感器本身的精度,它的范围和范围内的功率,以及其他东西。

 

全面调查解决方案图示 - 1

2 - 惯性导航系统(INS)。

那么,你已经选择了你的LiDAR传感器,现在怎么办?如前所述,有几个因素会影响点云的精度。根据你所进行的调查类型(静态与移动),你可能需要将惯性数据与你的LiDAR数据相融合。

静态LiDAR测量不需要考虑位置、航向、俯仰/滚动或时间的变化。然而,移动测量则需要。

上述任何一个因素的微小误差都会使产生的点云无法使用。因此,在进行移动测量时,LiDAR传感器产生的数据将需要与来自INS的精确惯性数据相融合,以帮助确保准确性。

Survey+ 和xNAV650
xNAV650 和Survey+ 惯性导航系统

INS将输出高度精确的位置、导航和时间信息,当与LiDAR数据相结合时,将使传感器能够在任何特定的位置和任何特定的时间建立起环境的三维表示。

INS提供的位置测量值是由跟踪多个卫星星座(伽利略、GPS、北斗和格洛纳斯)的机载GNSS接收器产生的。导航测量来自于一个内置的惯性测量单元(IMU)。这将输出高度精确的方向和俯仰/滚动测量。

一个像OxTS xNAV650 INS是无人机和无人机测绘应用的理想选择。它重量轻,体积小,将为LiDAR传感器提供2厘米的位置精度,0.1°的方向精度和0.05°的俯仰/滚动精度--确保点云精度尽可能精确。

 

全面调查解决方案图示 - 2

LiDAR测量软件

3 - INS软件

正如所讨论的,INS将提供准确的位置、导航和时间信息,与LiDAR数据相结合。但是,需要有一种方法来设置INS,使其准确地输出所需的数据,并允许你对其进行后处理和分析。

有效的移民局软件必须执行四个主要功能。它必须

OxTS NAVsuite  ,用于测量和制图
OxTS NAVsuite 软件指南

配置 - 软件应该帮助用户配置INS,以确保他们能够产生尽可能好的数据。简单的向导有助于确保不遗漏任何关键的测量。

监控 - 测量员应该能够实时监控他们的数据,"看到移民局所看到的"。

后期处理 - 实时记录在INS上的原始数据通过一个导航引擎被处理成有用的格式。这种方法被称为后处理。

分析 - 好的INS软件将允许对调查数据进行直观的分析。它将为你提供你所需要的工具,以便在勘测后绘制、理解和输出你的导航数据。

在许多情况下(不是全部!),软件是INS硬件之外的额外费用,是使用该设备的必要条件,但所有OxTS INS设备都免费附带我们的NAVsuite 软件。你可以通过下载以下文件了解更多关于该软件的信息 OxTS NAVsuite 软件指南。

 

全面调查方案图解 - 3

4 - LiDAR地理参考软件

一旦你收集了LiDAR数据,它将需要与来自INS的导航数据进行地理参照。这将使用户能够创建尽可能准确的点云。LiDAR地理参考软件被用来融合这两个数据集。

位置数据(由GNSS接收器收集)和导航数据(由IMU收集)将与LiDAR传感器收集的每个点相结合。这个地理参考过程使软件能够了解LiDAR传感器的位置、它的航向和它对每一个采集点的俯仰/滚动角度。正是这个过程使它能够在安装在移动测绘车或无人机/无人驾驶飞机上时产生其周围环境的三维地图。

然而,这个过程并不像合并两个数据集那么简单。还有其他因素在起作用,不幸的是这些因素会对结果产生负面影响。勘测人员往往只能自己编写程序,将导航和LiDAR数据结合起来,生成点云。对于没有时间或资金雇佣软件工程师的小规模测量者来说,这往往是不可能的。这也是一个非常低效的行业标准,意味着每个测量者都需要重复同样的工作,限制了可以增加的有用的附加功能的数量。

OxTS Georeferencer 将为测量师处理这一步骤,使他们能够以很小的成本克服这一挑战,并具有许多他们自己可能无法制作的有用功能。

点云图像
使用OxTS 创建的点云的选择Georeferencer

为了产生一个精确的点云,导航(INS)和测量(LiDAR)设备坐标框架之间的方向需要被测量到尽可能高的精度。这靠眼睛是非常困难的,但是有软件可以帮助这个过程。

使用数据来校准角度是一种方法。你可以找到更多关于这种方法的 孔径校准这里。

OxTS Georeferencer是OxTS' LiDAR地理参考软件。它为测量人员提供了对各种LiDAR传感器的点云进行地理参考的能力。它有几个功能可以帮助测量者进行地理参考,包括一个三维硬件设置查看器,以帮助输入正确的相对旋转角度,以及一个时间重叠图,以帮助测量者选择测量的开始和结束时间。还有可选的孔径校准工具,使用数据来校准测量和导航设备之间的角度。

OxTS Georeferencer 最重要的方面可能是,它有一些激光雷达传感器已经预先集成到软件中,这意味着困难的集成工作已经得到了解决。

 

全面调查方案图解 - 4

5 - Pointcloud Viewer软件

一旦你对LiDAR数据进行了地理参照,并且能够查看你的调查,你就可以将你的数据上传到第三方点云分析/查看工具中。

有许多免费的工具可以让你查看和浏览你的pointcloud。在OxTS ,有一个我们更喜欢使用的软件,但是也有许多免费的工具可以提供类似的功能。

这个工具很容易使用,而且有几个特点,使它成为我们的首选软件。我们特别喜欢它很容易改变所查看的标量场,而且改变颜色参数也很简单。如果你想了解这方面的更多信息,请与我们联系。

 

全面调查方案图解 - 5

综上所述

一个完整的LiDAR测量解决方案由五个关键要素组成。在购买之前,需要仔细考虑每一个要素。理想的解决方案将使这五个阶段中的每一个阶段都能轻松整合,以帮助确保每一个要素都能协同工作,以创建尽可能准确的点云。

  • LiDAR传感器能否为我的特定应用提供所需的密度?
  • 我的INS的尺寸和重量是否适合我的有效载荷?
  • 我购买的INS软件是否包含在其中?
  • 我是否需要购买一个第三方LiDAR地理坐标软件解决方案,这是否能与我的LiDAR一起使用?
  • 我需要从我的pointcloud分析/查看器软件中获得哪些功能?

这些只是你在建立你的解决方案之前需要问自己的一些问题。

如果你需要建议,那么请 联系OxTS我们将很高兴与您讨论您的调查计划。

了解更多...

激光雷达测量手册

OxTS LiDAR Surveying

下载OxTS LiDAR测量手册,了解更多关于在LiDAR传感器旁边使用OxTS INS来创建高度精确的3D点云。

 

阅读宣传册

孔径仪校准手册

OxTS 孔径校准

下载孔径校准手册,了解如何快速、轻松地校准您的测量(LiDAR)和导航(INS)设备之间的角度。

 

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今天就使用LiDAR传感器进行测量的问题与我们交谈

联系我们,讨论您的LiDAR测量项目。我们很乐意讨论如何使用INS和相关软件来帮助你创建一个精确的三维点云,以满足你的应用。



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