美国的直升机激光雷达扫描

近年来，无人驾驶航空系统(UASs)作为一种通过图像和激光雷达获取地理数据的手段得到了迅猛发展。然而，这并不意味着经过验证的平台，如直升机，已经过时。对于各种应用，激光雷达扫描从有人的直升机是通用的，快速，成本效益和免费的法律负担。本文阐述了该方法在堤防、河岸边界和铁路三维建模中的有效性。

直升机被广泛用于交通高峰时段的交通监控和搜救行动。它们配备了用于收集点云的激光雷达，在各种设置中优于汽车和无人机的移动地图。直升机可以进入汽车无法进入的区域。强风和恶劣天气阻止了大多数uas的飞行，法律上也有限制。直升机可以合法飞行在美国的任何地方，享受广泛的飞行员社区，而且相当实惠。与轻型固定翼飞机相比，它们更经济，而且它们可以悬停在感兴趣的区域，从不同的角度捕捉数据，而对于固定翼飞机来说，由于飞行路径是固定的、定向的，这几乎是不可能的。表1显示了作者用于激光雷达地理数据采集的罗宾逊R44和MD 500直升机的主要特征。

	罗宾逊R44机身内部	MD 500
Max。有效载荷(公斤)	340	664
Max。待在空中	> 3	> 3
Max。速度(公里/小时)	200	282
Max。离地高度[m]	4300	4875
推进	天然气100会	天然气100会
转子直径[m]	10．1	8.03
高度	3．3	2.48

表1，直升机主要特点。

激光雷达系统

激光雷达是利用激光束探测和测量物体到表面的距离。大多数机载激光雷达传感器使用单波束来连接在高空飞行的飞机和地形之间的距离。虽然这些系统生成的数据相当好，但费用可能令人望而却步。为移动映射威力登提供两种360度扫描系统:HDL-32E具有32束/通道，每秒70万点，和更新的、较小的VLP-16激光雷达Puck具有16束/通道，每秒30万点。激光的其他主要特点相似:波长为905nm，脉冲长度小于10ns，每个脉冲记录两次回波，最大距离为75m，回波强度为8比特。两者都使用NovAtel STIM作为GNSS/INS系统，APM作为任务规划软件，ScanLook作为后处理软件。

堤坝

堤防可以用机载激光雷达或地面测量来捕捉。航空测绘可以一次捕获大面积区域，但细节水平可能太低。地面勘测需要大量的设备和人员，可能会遇到不稳定的地形和其他危险，以及围栏和墙壁等障碍。虽然时间密集，但在收集数据的少数几个点上，测量是非常精确的。但是，可能需要重新访问没有捕获数据的区域。在两天的时间里，两名工作人员仅对长达24公里的蜿蜒堤坝进行了1.5公里的勘测。安装ScanLook Snoopy只花了不到30分钟，没有更多的螺丝刀-类似虎钳夹的专门夹具可以减少所需的时间。这些堤坝以30至80公里/小时的速度行驶，并有90度的转弯和垂直移动，以避免与高大的实用结构相撞。在低水位采集确保了实际流域的覆盖范围，但仍有相当多的植被与高草和灌木。地面控制点(gcp)采用公路和桥梁的横截面和点。 The nature of laser spread allowed the capture of abundant points to create a bare-earth digital elevation model (DEM) with a height accuracy of a few centimetres, which was used in a hydraulic study.

河岸边界

在沼泽、低地以及河流、湖泊和其他水体的沿岸，财产边界通常由一条等高线确定。等高线的定位，是为了维护海岸线、让公众可进入在其他情况下无法通行的地区，或识别邻近业主可能侵占而妨碍或危及公众的地方。这些环境通常不利于人类通行。使用沼泽车或船，或步行，是侵入性的，而且需要花费数周的时间，因此昂贵。安装在鲁宾逊R44上的ScanLook Snoopy捕获了3 x 2.7公里的区域²浅水被平行线上50%重叠的陆地块所点缀。飞行高度为60米，速度为每小时55至65公里，在一小时内覆盖了该地区。gcp被用于该地区周围的硬表面和可步行的小道上。由裸地DEM生成合法的等高线。

铁路

铁路线路和优先通行权通常从铁路货车或hyrail(混合动力车辆/铁路货车)扫描。铁路旅行受制于严格的政府安全规定，这妨碍了顺利的工作流程;拍摄几公里的照片可能需要几个小时。从空中进行扫描可以避免这样的滞留，并能够捕获壕沟和围栏后的区域、建筑物和其他困难的区域。调查的持续时间可以很容易地预测，因为它是由铁路线路的长度，条数和直升机的速度决定的。

杰夫Fagerman拥有测量学学位和摄影测量学硕士学位。1999年离开鹰图后，他在美国阿拉巴马州萨默维尔创立了LIDARUSA (Fagerman Technologies)。他是首席执行官和所有者。

沃尔夫冈Juchmann他在德国海德堡大学获得了燃烧火焰和薄膜沉积等离子体激光光谱学博士学位。他是美国加州摩根山Velodyne激光雷达部门的销售和营销总监。