大比例尺测图，选择倾斜摄影还是激光雷达？谁更胜一筹
Editor's Note
本文以某个村庄为测试数据分析试验，从外业数据采集到内业数据处理再到线划图成图，将倾斜摄影和机载激光雷达进行综合对比。
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近些年来，随着计算机、无人机、三维激光、倾斜摄影测量、图像处理等技术的突破和发展，新型测绘技术逐步取代传统测绘手段，并且开始大规模应用于测绘地理信息项目。
倾斜摄影VS机载激光，在大比例尺测图场景，哪种技术手段更胜一筹呢？让我们一探究竟！
以某个村庄为测试数据分析试验，分别采用机载倾斜三维航摄及机载激光雷达两种技术手段，对房地项目大比例尺测图应用进行对比探讨，对两种技术生产效率进行分析，找出各自方法的优缺点，便于针对具体项目采用不同技术手段，满足客户需求，提高经济效益，提供参考。
测区概况
测试项目区域位于云南某安置点。测区面积约150亩（0.1km²），测区北高南低，高差约50米。测区内安置点民房、特殊房屋（棚房、简房等）、道路、农田、水塘、河流、树木等地物信息丰富，具备开展倾斜摄影及三维激光技术流程测试的测量环境。
测试设备/飞行参数生产流程对比
机载激光数据采集
飞行平台：
大疆经纬M300 RTK+际上导航GS-100C机载激光雷达系统。
飞行参数：
航高80m，速度6m/s，重叠率50%，使用单基站ppk模式，飞行航线井字形设计。
参考标准：
《CH/T 8024-2011机载激光雷达数据获取技术规范》
际上导航 GS-100C无人机激光雷达系统
GS-100C 技术参数指标
物理参数 | 重量 | ≤1.1kg |
工作温度 | -20℃~50℃ | |
电源范围 | 12V~16V | |
系统功耗 | 20W | |
搭载平台 | 大疆M300RTK、M210、M600Pro； 可适配其他开放供电接口的无人机平台 | |
储存空间 | 机身内存64GB，最大支持128GB TF卡 | |
Lidar参数 | 测 距 | 190m@10%反射率 260m@20%反射率 450m@80%反射率 |
激光安全等级 | 905nm Class1(IEC 60825-1:2014) | |
激光线数 | 等效64线 | |
测距精度 | 1(@20m)＜2cm | |
数据量 | 三次回波，720000点/秒 | |
视场角 | 70° | |
激光器 | Livox Avia | |
POS参数 | 更新频率 | 200HZ |
俯仰精度 | 0.025° | |
横滚精度 | 0.025° | |
航向精度 | 0.080° | |
定向精度 | 0.02~0.05m | |
GNSS信号 | GPS L1/L2；GLONASS L1/L2 BDS B1/B2a/B3;GAL E1/E5b/E5a | |
POS型号 | gSpin 301 | |
预处理软件 | 事后处理软件 | Shuttle |
点云处理软件 | gAirHawk | |
相机指标 | 相机型号 | SONY A6000 |
有效像素 | 2400万 | |
拍摄模式 | 等时拍摄/等距拍摄 |
M300 RTK+GS-100C不同航高作业效率
机载三维激光航测作业流程
外业操作流程：
基站架设及静态采集观测，基站坐标测量，航线设计，航飞作业采集数据（全过程1人30min内完成）。
内业操作流程：
激光点云数据预处理，利用POS数据和地面基准站静态数据组合解算求得轨迹，最后利用解算轨迹机采集点云原始数据计算出点云数据，并用三维激光头上的正射镜头拍的照片附上真彩色(全过程1人耗时50min-60min)。
VS
倾斜摄影数据采集
飞行平台：
千巡翼X5四旋翼无人机+千巡翼QX1 Plus 倾斜相机
飞行参数：
航高85m，速度7m/s，重叠率80%*70%，飞行无人机定位使用网络RTK模式，采用千寻网络PPK解算POS。像控点4个，检查点1个，飞行航线Z字形设计。
参考标准：
《CH/Z 3004-2010低空数字航空摄影测量外业规范》
《CH/Z 3005—2010低空数字航空摄影规范》
千巡翼X5四旋翼无人机+QX1 PLUS 倾斜相机
QX1Plus相机技术参数指标
外业操作流程：
像控布设，像控坐标测量，像控成果整理，航线设计，飞行(此过程时间与像控布设，像控坐标测量的时间长短相关2人协同作业1小时完成）。
内业操作流程：
利用POS数据和影像数据进行空三计算后，三维重建生成三维模型、最后基于模型绘制线划图(此过程时间与跑图电脑配置，电脑集群数量相关）。
内业数据预处理/建模对比
激光点云数据处理：使用Shuttle及gAirHawk软件进行POS解算及点云生成。
Shuttle 软件轨迹解算
VS
倾斜影像数据处理：使用瞰景Smart 3D软件进行倾斜影像数据空三及三维建模处理。
瞰景Smart 3D软件空中三角测量计算
数据处理效率对比
项目 | 激光雷达 | 倾斜摄影 |
电脑配置要求 | 低 | 高 |
照片 | 852（6.81G） | 2941，有效照片1820（40G） |
激光数据 | 39个（7.87G），有效数据30个 | 无 |
像控 | 无 | 像控4个、检查点1个 |
静态单基站 | 有 | 无 |
软件 | Shuttle/gAirHawk | 瞰景Smart 3D |
处理时间（单机） | 航迹POS处理：10min | 空三处理：40min |
点云计算：40min | 模型构建：20H |
检查点精度对比
点云界面截图
三维模型截图
线划图成图对比
点云测图数据生产
点云测图数据生产对点云成果质量要求较高，且内业技术员对于图面要有一定基础的辨别能力。
地形测量能直接提取地面高程点生成等高线，更加快捷。
测区点云线划图1:500比例尺使用SV365智能三维测图系统由1人在23小时内完成。
参考标准：
《GBT20257.1-2017国家基本比例尺地图图式》
《云南省农村不动产确权登记发证实施细则(2020.3)》
点云线划图成果展示
VS
三维测图数据生产
体现真实景三维模型效果，内业线划图技术能力要求低，地物分辨率高，房屋绘制内业相对简单。
测区模型线划图1:500比例尺使用SV365智能三维测图系统由1人在16小时内完成。
参考标准：
《GBT20257.1-2017国家基本比例尺地图图式》
《云南省农村不动产确权登记发证实施细则(2020.3)》
三维DLG线划图成果展示
技术特点说明与总结
与倾斜摄影测量三维模型对比，激光点云具有以下技术特点：
点云数据可直接生成DSM/DEM ，可快速/自动生成等高线等地形图要素。
参考标准：《CH/T 8023-2011机载激光雷达数据处理技术规范》
点云数据可直接提取地面高程点数据并生成等高线。
参考标准：《CH/T 8023-2011机载激光雷达数据处理技术规范》
因GS-100C激光具备三回波特性，点云可穿透植被，采集地面点数据。
三维模型对于植被茂密区域只能采集植被顶部数据，植被下地面数据无法进行有效采集。
下图左侧为植被覆盖区域点云剖面图数据，右侧为同区域三维模型剖面图数据。
项目 | 激光雷达系统 | 倾斜摄影测量 |
√ | √ | |
免像控点 | √ | ×（部分可免像控） |
无特征地形 | √ | × |
穿透性能 | 强 | 无 |
数据处理速度 | 快 | 慢 |
服务器 | 无需服务器 | 需配置专业服务器 |
直接生成DEM/地形 | √ | × |
实景效果 | 较好 | 好 |
总结
倾斜摄影及三维激光都能应对房地项目大比例尺测图应用。
倾斜和三维激光前期采集数据的质量对后续模型及点云数据都有影响，并且直接影响线划图数据的质量。
地形测量三维激光效率及准确性更具优势，房屋测量倾斜模型更便于采集。
倾斜测量计算机及软件成本更高，数据处理效率慢，但三维模型的可视化效果较好。
激光雷达的突出点就是能直接获取地面地形信息，对目标物的三维点云数据几何精度更高，同时内业数据房屋采集更考验技术操作。
倾斜三维航摄和激光雷达是具有不同特性的两种技术，都能够各取所长的在大比例尺测图项目中发挥优势。
- END -
激光雷达技术助力地灾调查、实景三维中国及土地整理等工作
M300 RTK生成精细化实景三维模型在高位危岩地质调查中的应用
感知世界，孪生世界？！激光雷达，想不到你是这样的技术！
下载 |《倾斜数字摄影测量技术规程》《实景三维地理信息数据倾斜摄影测量技术规程》等17项行业标准报批稿公示