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机载激光雷达测绘一飞而过,助力公路扩容

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2019-03-13


 

在外业测绘时常会遇见这样的情景:高速公路上,一前一后两辆闪烁着警灯的巡逻车之间,一组工作人员正操作着测绘仪器。每测完一段,人员、设备和巡逻车都同步向前移动一段距离。飞驰的汽车或从他们身边掠过,或急剧刹车,作业区附近一时险象环生。技术人员在“用生命测量”的同时,也造成道路阻断、拥堵,给过往车辆造成极大不便和风险。

 

某公路规划勘察设计研究院应用机载激光雷达扫描技术。原本需要3个月且可能断道的危险测量工作,只花了10来天便得以安全完成,且未对正常交通造成影响。机载激光雷达测绘技术的出现,为这样常见的外业测绘情景带来了便利,缩短了作业时间,提高了效率。

 

一架小型直升机搭载着激光雷达腾空而起,飞向高速扩容标段上空,进行空中扫描,初看外形像个“微波炉”。

 

激光雷达被架在直升机起落架上,它的外形并不炫酷,激光扫描器方方正正的就像一个微波炉。微波炉的侧面,并排装着数码相机和一个叫IMU的设备,相机镜头朝下,用于获取地面的彩色数码影像,而简称为IMU的“惯性测量单元”就像雷达的平衡器官,随时感知着雷达的姿态。激光传感器头在微波炉的下方每秒发射和接收数百万个激光脉冲,对地面进行精确测量。

 

激光扫描器和航摄的数码相机是独立的两个系统,却都接受控制存储器的指挥。带有激光和航摄相机的传感器部分通过数据线与控制存储器相连,如果把雷达的传感器比作耳机和麦克风,放在直升机机舱的存储器则是一部“手机”,收揽所有测量结果。由于直升机震动比较厉害,雷达的4个支脚装有脚垫减震,就像穿了4只厚底的松糕鞋。

 

机载激光雷达测绘手段既不堵路又安全

激光雷达扫描是一种全球趋势的测绘手段,将大量减少人工测绘。与人工测绘相比,其最大的优势就是不用阻断道路,同时能保证工作人员的安全。特别是改扩建项目,用传统的方式去测,不仅要占用车道造堵,在车辆的干扰之下,效率低下,工作人员也有危险。

 

曾经,70公里的道路由20几个人测了两个月;而运用激光雷达扫描,3天完成5个架次的飞行作业,累计仅用9个小时就完成了测绘工作。地面配合人员仅为往常的1/2~1/3。

 

其次,激光雷达扫描非常准确直观,相当于把野外搬到室内,而现场可能只看到局部。改扩建工程既有新车道,也有旧车道,新旧要无缝衔接,测量就必须准确。比如路面加铺沥青、水泥混凝土1厘米与5厘米造价差别很大。这么长的公路,一旦测错了,损失更惨重。从杨洪提供的图上,记者看到,激光雷达影像扫描甚至能看清行驶车辆上的年审标志。

 

同时,没有道路的悬崖绝壁、茂密的森林、沼泽湿地或其他无法进入的地方,激光雷达都能成功完成测量工作。还能为三维实景模型提供基础数据,方便建设、养护和运营管理等。


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