什么是移动制图？完全入门指南

移动测绘是定位技术最令人兴奋的用途之一，尤其是像我们这样的 GNSS/INS 技术。本博客旨在为希望进一步了解移动测绘技术和移动激光雷达等测绘系统的人提供移动测绘的终极入门指南。那么，什么是移动测绘？

什么是移动制图？

任何涉及从移动车辆上对某物进行测量的活动都是移动制图的一种。从广义上讲，移动测绘可分为陆基测绘和航空测绘活动。. 陆基移动测绘有时也称为路基移动测绘，是指在汽车上进行的测绘。谷歌街景车可能是最公开的路基移动测绘实例之一。. 

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航空测绘当然是从空中进行测量。这可能是通过小型四旋翼无人机，也可能是通过有人或无人驾驶的大型飞机。.  

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关键移动制图技术

在任何移动测绘有效载荷（这是用于测量的传感器和技术集合的名称）中，都有一些共同的组件： 

1. 用于收集调查数据的传感器 
2. 定位解决方案 

将这两个数据集结合起来的过程被称为地理参照。勘测数据经过地理参照后，就有了在地球上的固定位置，这意味着数据可以用于其预期目的。.  

勘测可使用多种传感器。历史上最常见的是照相机，它能生成摄影图像作为勘测结果。近来, 激光雷达 (光探测与测距）已成为一种流行的测量方法。激光雷达使用激光测量传感器与周围环境中物体之间的距离，产生数百万（甚至数十亿）个 “点”，构成勘测结果。激光雷达的最终输出称为点云，类似于勘测区域的三维模型。.

除此之外，几乎所有传感器都可用于测量。我们经常使用雷达和高光谱成像技术，但过去我们也曾与客户合作，帮助他们对包括气体传感设备在内的一系列不同传感器的数据进行地理定位。只要能利用定位技术对数据进行地理参照，就可以在勘测中使用传感器。.

移动地图定位

如今，最流行的移动制图定位方法是将全球导航卫星系统数据与 IMU（惯性测量单元）相结合。. 

GNSS 是全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System）的缩写，指的是在太空中提供定位数据的卫星群。例如，GPS 就是全球导航卫星系统的一个例子。.

进一步了解全球导航卫星系统

惯性导航单元（IMU）是陀螺仪和加速度计的集合，可测量速度、加速度和角动量的变化，用于估计物体的航向、速度和方位等。结合全球导航卫星系统数据的 IMU 通常被称为全球导航卫星系统辅助惯性导航系统，或称 全球导航卫星系统/INS. .二者的结合使系统更加强大 - INS 在全球导航卫星系统纠正任何 IMU 都会出现的逐渐位置漂移的同时，您还可以识别卫星数据中的任何错误（可能是由于卫星覆盖范围缩小造成的）。.

移动地图的工作原理

通常，移动制图过程包括以下步骤： 

1. 设置： 构建您的测量有效载荷，确保传感器紧密集成，为您提供最优质的输出。. 
2. 收集数据： 在陆地或空中进行勘测，实时收集勘测数据和定位数据。. 
3. 处理： 收集数据后，您需要将两个数据集结合起来，生成最终结果。这里有一些子步骤：您可能会对定位数据运行一些后处理算法，以最大限度地提高数据的准确性，然后您将运行一个单独的地理参照步骤，将定位数据与勘测数据相结合。.

工作流程的具体内容会因使用的传感器而异。例如，如果您使用的是 移动式激光雷达设备 在勘测之前，需要增加一个镗孔视角校准步骤，以精确对齐 使用 LiDAR 扫描仪和您的 GNSS/INS，以避免图像模糊。.

使用 OXTS 进行移动测绘的优势

OXTS 专注于所谓的直接地理参照。这意味着实时收集定位数据，而无需依赖地面勘测数据。旧式测量方法使用地面上预先勘测好的标记，即地面控制点（GCP）。. 

使用 OXTS GNSS/INS 远远优于使用 GCP 进行测量，原因有以下几点： 

• GCP 必须在勘测前放置在环境中，因此使用起来非常耗时，而且并非适用于所有环境。. 

• 如果 GPS 定位不准确，就会降低精度，甚至无法使用，从而导致重新勘测的高昂成本。. 

• 它们需要数据中存在较大的 “侧隙”（重叠部分），才能发挥最佳效果。. 

相比之下，使用 GNSS/INS 不需要预先放置标记，也不需要侧拍。您只需启动测量有效载荷，然后直接开始工作。. 

与其他直接地理参照解决方案相比，OXTS 还具有一些优势。最大的优势是物有所值。许多勘测级定位解决方案的成本远远高于 OXTS，但精度却只能略有提高。OXTS 采用先进的数据处理算法和仔细的校准，以更经济的组件获得更高的精度，为您提供适合大多数勘测人员的高性能，而无需高昂的价格。.

OXTS 在传感器融合方面也拥有丰富的经验，其 WayFinder 等产品在市场上处于领先地位。由于集成不同的传感器是现代移动地图绘制的基石，因此与一个在一系列传感器地理参照方面拥有丰富经验的合作伙伴合作，将在项目的集成和构建阶段带来丰厚的回报。. 

局限性和挑战

移动地图绘制的主要挑战在于保持位置数据的准确性，尤其是在以下地区 GNSS 信号 较弱。这包括森林（树木会阻挡卫星信号）和城市环境（摩天大楼会反射信号，使信号失真并产生所谓的多径误差）。.

勘测人员越来越多地尝试应对在室内或地下等完全没有全球导航卫星系统信号的区域进行勘测的挑战。这就要求定位解决方案除包含 GNSS 天线和 IMU 外，还包含其他传感器，并将它们集成到有效载荷中，使有效载荷能够在室内和室外空间之间无缝移动。. 

除了精度方面的挑战，勘测后的地理参照过程也很复杂。在移动测绘中，勘测数据集通常非常庞大，这意味着地理参照算法需要尽可能高效，或在大功率计算机上运行，才能发挥作用。. 

这些挑战都不是不可克服的--它们只是需要正确的技术、正确的专业知识和正确的时间。. 

跨行业的移动制图应用

人们在大量活动中使用移动测绘技术。任何时候，只要你需要知道某样东西的精确位置，移动制图技术就能帮上忙。以下是其用途的几个例子：

• 制图师 与使用地面控制点等过时的技术相比，使用移动制图可以更快、更高效地绘制高精度地图。. 

• 建筑 公司通常使用移动式激光雷达扫描仪在施工前对地面进行勘测，并在施工过程中对施工进行勘测，以确保一切按计划进行。. 

• 自动驾驶汽车 制造商将制作（或从第三方购买）地图，供车辆使用移动地图系统导航，尤其是在城市等全球导航卫星系统信号不佳的环境中能够准确导航的系统。. 

• 公用设施 公司可以绘制网络地图，以支持预测性维护和持续管理工作。. 

• 环境 各组织可以使用移动地图来跟踪从空气质量到土壤或河流中是否存在毒素等各种情况。. 

• 资产管理 各组织可使用移动地图记录其管理的资产的位置和状况。. 

这样的例子不胜枚举。移动测绘的应用最终只会受到想象力和集成所需传感器能力的限制。. 

移动制图的未来

如何提高全球导航卫星系统失效空间的精度，以及如何在这些空间和全球导航卫星系统信号较强的开阔天空条件之间进行转换，仍然是移动测绘技术的下一个前沿领域。幸运的是，实现这一目标所需的硬件通常已经安装在测量有效载荷上。不依赖全球导航卫星系统进行定位的主要方法之一是实时传感器融合，将数据实时输入全球导航卫星系统/INS，以保护精度。激光雷达因其高精度而成为最佳传感器之一。如果能分析从移动激光雷达上获取的帧，识别这些帧中的平面和边缘（如墙壁和角落），并跟踪它们在帧间的移动，就能估算出速度、角动量和其他数据，从而在没有 GNSS 信号的情况下准确估算出自己的位置。. 

这是我们 OXTS 一直在积极开发的一项技术，并最终形成了我们的最新产品、, WayFinder. .最重要的是，WayFinder 基本上开箱即用，大大降低了将其集成到有效载荷中的复杂性。.

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我们希望这篇文章能为移动制图世界提供一个有用的入门指南。. 如果 你 希望开发或改进自己的移动制图设置，但 不是 不知道如何到达那里，OXTS 可以提供帮助. .我们的 专长 在本地化技术方面的经验以及与移动映射人员合作的历史，使我们成为您的工程师的强大合作伙伴, 我们非常自豪能与您的技术团队密切合作，尽可能顺利有效地实施我们的技术。.