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      2. 矿业量测 | 国内某港口船只装载泥沙土方量计算

        ?一、任务概况:

        1. 港口空载船只的三维点云数据归档;
        2. 计算满载20艘船只的泥沙土方量,误差控制在5%以内。

        二、设备选配
        ?#24067;篖iBackpack?50背包激光雷达扫描系统

        LiBackpack 50是由数字绿土?#28798;?#30740;发的背包式室内外一体化激光雷达扫描系统,结合激光雷达和同步定位与制图构建(SLAM)技术,无需GPS即可实时获取周围环境的高精度三维点云数据。可用于电力巡线、林业调查、矿业量测等领域。

        • 厘米级数据精度
        • 结合激光雷达和SLAM算法实?#36136;?#20869;外一体化测量,无需GNSS信号即可实现厘米级数据精度
        • 高效率
        • 采集的?#21208;?#29289;点云数据在?#21482;?#24179;板等移动端实时同步显示,支持在线闭环及闭环优化,扫描完成即可导出点云数据和运动轨迹。
        • ?#32479;?#26412;
        • 无需GPS,成本大幅度?#26723;汀?/li>
        • 操作简单
        • 软?#24067;?#34701;合,高度自动化,开机即用。
        • 多?#25945;?/li>
        • 设计轻巧便捷,可搭载不同的移动?#25945;ǎ?#25163;持、步行、骑行、车载都可以轻松采集数据。

        技术参数

        系统参数
        尺寸(mm) 986 X 270 X 147 电池 5700mAh
        重量 5.6kg 工作时间 ~2.5h(一块电池)
        功率 60W 端口 HDMI,USB,网口
        电压 22.8V 存储 512G SSD
        电流 1.9A 适用环境 室内和室外
        控制及显示 网络控制和显示(?#21482;?#24179;板电脑);有线数据传输(平板电脑)
        传感器参数
        LiDAR 传感器 VLP16
        LiDAR精度 ±3cm
        垂直视场角 -15°~15°
        测量范围 ?100m
        数据成果
        数据精度 ~ 5cm
        点云格式 las,ply

        软件:LiDAR360激光雷达点云数据处理分析软件

        LiDAR360激光雷达点云数据处理和分析软件,提供点云数据处理的一站式解决方案。软件支持海量点云的可视化及编辑、航带拼接、自动/半自动分类、数字模型生成及编辑、电力线、林业分析等一系列工作,支持多元数据格式导出。软件所采用的算法多?#20301;?#24471;国际摄影测量与遥?#34892;?#20250;的大奖,并且被美国国家森林局采用。


        三、数据采集及处理

        1.数据采集

        外业人?#21271;?#36127;LiBackpack 50室内外一体化激光雷达扫描系统,沿着船体外沿进行数据采集,即可扫描获取运沙船的点云数据。每艘船只扫描一次空船,然后建立空船数据库。船体满载时,同样的方法对满沙船进行扫描,结合两次扫描数据,即可计算出船载泥沙土方量。


        2.数据处理

        目前LiDAR360软件计算土方量有格网法和DTM法,因格网法快速简单且精度较高,所以本次项目采用格网法。(四个角点无靶标球的情况下,软件计算一艘船的土方量用时七到八分钟;布设靶标球的情况下,计算一艘船的土方量用时两分钟)。

        LiDAR360计算船体泥沙土方量的步骤(布设靶标球):
        1)将外业采集空船、满沙船的点云数据进行去噪;拟合出船体的角点布设的四个标靶球球心;用体积量测工具,计算出空船的Fill方量;

        2)同上步骤算出满载沙的Total 方量,标靶球布设必须和空船保持一致


        3)XXX货XXXX号船计算结果如下:

        四、精度验证
        XXX货XXXX号船是已知泥沙土方量的船只,以此船只的数据验证本次测量的精度。
        1)船只点云精度验证
        本项目采用船只长度与宽度的测量值与真值的差值,作为衡量背包点云数据的相对精度。

        2)土方量精度验证:
        此项目中,单次测量值与均值均参与?#21496;?#24230;验证。

        五、精度验证结果:

        本次背包激光雷达数据采集精度到达相对误差5公分以内,符合船只测量与数据归档精度。

        土方量计算方法合理,操作简单,在有标靶的基础上引入人为随机误差较小。根据采集激光雷达数据计算的泥沙土方量与客户参考值相吻合,精度高于要求。

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