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      2. 礦業量測 | 國內某港口船只裝載泥沙土方量計算

        ?一、任務概況:

        1. 港口空載船只的三維點云數據歸檔;
        2. 計算滿載20艘船只的泥沙土方量,誤差控制在5%以內。

        二、設備選配
        硬件:LiBackpack?50背包激光雷達掃描系統

        LiBackpack 50是由數字綠土自主研發的背包式室內外一體化激光雷達掃描系統,結合激光雷達和同步定位與制圖構建(SLAM)技術,無需GPS即可實時獲取周圍環境的高精度三維點云數據。可用于電力巡線、林業調查、礦業量測等領域。

        • 厘米級數據精度
        • 結合激光雷達和SLAM算法實現室內外一體化測量,無需GNSS信號即可實現厘米級數據精度
        • 高效率
        • 采集的目標物點云數據在手機/平板等移動端實時同步顯示,支持在線閉環及閉環優化,掃描完成即可導出點云數據和運動軌跡。
        • 低成本
        • 無需GPS,成本大幅度降低。
        • 操作簡單
        • 軟硬件融合,高度自動化,開機即用。
        • 多平臺
        • 設計輕巧便捷,可搭載不同的移動平臺,手持、步行、騎行、車載都可以輕松采集數據。

        技術參數

        數據成果
        數據精度 ~ 5cm 點云格式 las,ply
        系統參數
        尺寸(mm) 975 X 335.6 X 102.9 重量 5.8kg
        工作時間 2.5h(一塊電池 ) 適用環境 室內和室外
        功率 60W 端口 HDMI,USB,網口
        電壓 22.8V 存儲 512G SSD
        電流 1.9A 電池 5700mAh
        系統控制及

        數據顯示

        無線模式:手機/平板電腦通過設備的自帶WIFI,進行作業控制及數據同步顯示

        有線模式:平板電腦通過數據線連接設備,進行數據傳輸與控制

        傳感器參數(可選配)
        LiDAR傳感器 VLP16 HDL32E
        LiDAR精度 ±3cm ±2cm
        測量范圍 100m 100m
        垂直視場角 -15°~15° -10°~30°

        軟件:LiDAR360激光雷達點云數據處理分析軟件

        LiDAR360激光雷達點云數據處理和分析軟件,提供點云數據處理的一站式解決方案。軟件支持海量點云的可視化及編輯、航帶拼接、自動/半自動分類、數字模型生成及編輯、電力線、林業分析等一系列工作,支持多元數據格式導出。軟件所采用的算法多次獲得國際攝影測量與遙感協會的大獎,并且被美國國家森林局采用。


        三、數據采集及處理

        1.數據采集

        外業人員背負LiBackpack 50室內外一體化激光雷達掃描系統,沿著船體外沿進行數據采集,即可掃描獲取運沙船的點云數據。每艘船只掃描一次空船,然后建立空船數據庫。船體滿載時,同樣的方法對滿沙船進行掃描,結合兩次掃描數據,即可計算出船載泥沙土方量。


        2.數據處理

        目前LiDAR360軟件計算土方量有格網法和DTM法,因格網法快速簡單且精度較高,所以本次項目采用格網法。(四個角點無靶標球的情況下,軟件計算一艘船的土方量用時七到八分鐘;布設靶標球的情況下,計算一艘船的土方量用時兩分鐘)。

        LiDAR360計算船體泥沙土方量的步驟(布設靶標球):
        1)將外業采集空船、滿沙船的點云數據進行去噪;擬合出船體的角點布設的四個標靶球球心;用體積量測工具,計算出空船的Fill方量;

        2)同上步驟算出滿載沙的Total 方量,標靶球布設必須和空船保持一致


        3)XXX貨XXXX號船計算結果如下:

        四、精度驗證
        XXX貨XXXX號船是已知泥沙土方量的船只,以此船只的數據驗證本次測量的精度。
        1)船只點云精度驗證
        本項目采用船只長度與寬度的測量值與真值的差值,作為衡量背包點云數據的相對精度。

        2)土方量精度驗證:
        此項目中,單次測量值與均值均參與了精度驗證。

        五、精度驗證結果:

        本次背包激光雷達數據采集精度到達相對誤差5公分以內,符合船只測量與數據歸檔精度。

        土方量計算方法合理,操作簡單,在有標靶的基礎上引入人為隨機誤差較小。根據采集激光雷達數據計算的泥沙土方量與客戶參考值相吻合,精度高于要求。

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