中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
地質(zhì)災(zāi)害給人們生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大損害，傳統(tǒng)的人工調(diào)查效率低，安全風(fēng)險(xiǎn)大、監(jiān)測(cè)不全面、難于有效識(shí)別。因此如何快速準(zhǔn)確地評(píng)估地質(zhì)災(zāi)害信息，更早地識(shí)別潛在的地質(zhì)災(zāi)害隱患是災(zāi)害調(diào)查研究中的難點(diǎn)之一。特別是復(fù)雜地形區(qū)域，地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)點(diǎn)多、發(fā)生頻率更高、影響更大，其地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查難度也是最大的。近年來(lái)，不斷發(fā)展的無(wú)人機(jī)航攝技術(shù)逐漸成為地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急的主要技術(shù)之一，較傳統(tǒng)測(cè)繪而言，無(wú)人機(jī)航攝技術(shù)機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)、精度高等優(yōu)勢(shì)，能滿足地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急的時(shí)效性和精度要求。運(yùn)用無(wú)人機(jī)航攝技術(shù)獲得地質(zhì)災(zāi)害的高分辨率三維模型，從而進(jìn)行量測(cè)與分析處理,獲取地質(zhì)災(zāi)害體的坡度、坡向、粗糙度等地貌參數(shù)，可為地質(zhì)災(zāi)害的搶險(xiǎn)救災(zāi)提供重要的決策支持。
1、復(fù)雜地形的影響
（1）復(fù)雜地形區(qū)域地形起伏破碎，溝壑懸崖峭壁眾多，地勢(shì)起伏差異大，這些地形特征對(duì)于LiDAR測(cè)量設(shè)備的飛行和數(shù)據(jù)采集提出了挑戰(zhàn)。
（2）復(fù)雜地形區(qū)域植被地貌對(duì)測(cè)量的影響山區(qū)植被茂密，傳統(tǒng)的GPS信號(hào)容易被遮擋，影響測(cè)量精度。LiDAR技術(shù)雖然具有穿透植被的能力，但是需要通過(guò)點(diǎn)云回波強(qiáng)度進(jìn)行聚類，選取合適的濾波方法提高分類及濾波精度。
（3）復(fù)雜地形區(qū)域的氣候多變，氣溫變化大，可能隨時(shí)會(huì)有持續(xù)的陰雨和猛烈的寒潮，大風(fēng)、低溫和雨雪都會(huì)對(duì)山區(qū)的LiDAR測(cè)量產(chǎn)生影響。
這些都對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查帶了很大的影響，在復(fù)雜地形區(qū)域，為了滿足高精度數(shù)字高程模型制作的需求，需要研究不同點(diǎn)云密度構(gòu)成的DEM質(zhì)量變化，提出最佳地面點(diǎn)密度值，并利用植被郁閉度下的激光穿透率計(jì)算采集點(diǎn)云密度推薦值。
2、LiDAR技術(shù)
（1）LiDAR技術(shù)原理
激光雷達(dá)使用離散激光脈沖，通過(guò)發(fā)射光脈沖，激光雷達(dá)系統(tǒng)可生成周圍環(huán)境與物體的精準(zhǔn)二維或三維地圖。激光雷達(dá)系統(tǒng)主要由激光器、慣性測(cè)量單元（IMU）、高精度機(jī)載全球定位系統(tǒng)（GPS）與計(jì)算機(jī)接口組成。該技術(shù)利用紫外光、可見(jiàn)光或近紅外光對(duì)物體成像：激光器發(fā)射光脈沖，檢測(cè)物體反射的光線；傳感器測(cè)量光脈沖發(fā)射與返回的時(shí)間差，計(jì)算光傳播距離，再將距離轉(zhuǎn)換為高程信息。
機(jī)載LiDAR通過(guò)搭載動(dòng)態(tài)差分GPS系統(tǒng)與地面架設(shè)的GPS基站，可以聯(lián)合解算獲得飛行平臺(tái)實(shí)時(shí)瞬態(tài)的高精度坐標(biāo)位置數(shù)據(jù)，另外還可以幫助進(jìn)行導(dǎo)航航線的控制。慣性導(dǎo)航單元（IMU）是測(cè)量物體慣性的一個(gè)裝置，搭載于飛行平臺(tái)上用于獲取飛行器（激光掃描儀）作業(yè)時(shí)的實(shí)時(shí)姿態(tài)信息，如飛行器的俯仰角、橫轉(zhuǎn)角以及航偏角等。為了保證機(jī)載LiDAR系統(tǒng)中各個(gè)組成部分精密有序工作，機(jī)載LiDAR系統(tǒng)配備了中心控制單元，相當(dāng)于整個(gè)LiDAR 系統(tǒng)的大腦，同時(shí)中心控制單元還負(fù)責(zé)接收并存儲(chǔ)飛行作業(yè)時(shí)的相關(guān)數(shù)據(jù)，如回波信息、激光掃描的時(shí)間、飛行平臺(tái)的實(shí)時(shí)pos數(shù)據(jù)，便于后期進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)解算。
計(jì)算公式：目標(biāo)距離=光速×飛行時(shí)間/2；
此外，它還能檢測(cè)物體的光學(xué)特性（如反射率、吸收率），最終獲取物體的材質(zhì)信息與距離數(shù)據(jù)，使其成為理想的測(cè)繪技術(shù)。
（2）機(jī)載LiDAR應(yīng)用場(chǎng)景
機(jī)載LiDAR在地質(zhì)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，以下是一些主要的應(yīng)用方向：
①滑坡識(shí)別與監(jiān)測(cè)：通過(guò)獲取高精度的數(shù)字高程模型（DEM）和數(shù)字表面模型（DSM），識(shí)別滑坡的形態(tài)特征，如滑坡壁、滑坡臺(tái)階、滑坡舌等，監(jiān)測(cè)滑坡體的變形和位移，評(píng)估滑坡穩(wěn)定性。
②崩塌與危巖體識(shí)別：在植被覆蓋或地形復(fù)雜的區(qū)域，機(jī)載LiDAR能穿透植被，揭示危巖體的位置、形態(tài)和節(jié)理裂隙發(fā)育情況，評(píng)估崩塌風(fēng)險(xiǎn)。
③泥石流溝道識(shí)別：分析地形地貌特征，識(shí)別泥石流溝道的形態(tài)、坡度、匯水面積等，評(píng)估泥石流發(fā)生的可能性。
④監(jiān)測(cè)礦區(qū)、巖溶區(qū)、城市地下空間等區(qū)域的地面塌陷和沉降情況，通過(guò)多時(shí)相LiDAR數(shù)據(jù)對(duì)比，分析地面變形趨勢(shì)，評(píng)估塌陷風(fēng)險(xiǎn)。
⑤地質(zhì)構(gòu)造與巖性識(shí)別，結(jié)合地形地貌特征、坡度、曲率等參數(shù)，輔助識(shí)別不同巖性的分布區(qū)域，為地質(zhì)填圖、礦產(chǎn)資源勘探和工程地質(zhì)勘察提供支持。
⑥植被覆蓋區(qū)地質(zhì)調(diào)查，在植被茂密的山區(qū)、森林等區(qū)域，機(jī)載LiDAR能穿透植被，獲取植被覆蓋下的地形和地質(zhì)信息，彌補(bǔ)傳統(tǒng)光學(xué)遙感在植被覆蓋區(qū)的不足。
這些應(yīng)用場(chǎng)景充分利用了機(jī)載LiDAR的高精度、高分辨率、穿透植被等優(yōu)勢(shì)，為地質(zhì)調(diào)查、災(zāi)害預(yù)警、資源勘探和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域提供了重要的技術(shù)支撐。
3、機(jī)載LiDAR復(fù)雜地形區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查流程
地質(zhì)災(zāi)害機(jī)載LiDAR遙感調(diào)查數(shù)據(jù)獲取總體流程包括：資料收集、制定航攝方案、檢校飛行、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查、成果輸出等。
（1）收集并分析工作區(qū)行政區(qū)劃、交通、通信、地形地貌和自然地理等基礎(chǔ)資料；
（2）根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查比例尺及測(cè)區(qū)林分郁閉度確定點(diǎn)云采集密度，選定飛行平臺(tái)和激光雷達(dá)設(shè)備，開(kāi)展航線規(guī)劃設(shè)計(jì)；
（3）開(kāi)展系統(tǒng)綜合檢校和檢校場(chǎng)飛行，獲取測(cè)區(qū)檢較場(chǎng)數(shù)據(jù)，計(jì)算偏心分量，并做好相關(guān)記錄。
（4）依據(jù)天氣、空域及現(xiàn)場(chǎng)具體情況，開(kāi)展機(jī)載LiDAR 數(shù)據(jù)獲取，檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量，確定是否需要補(bǔ)飛與重飛。
（5）開(kāi)展機(jī)載激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理，主要包括POS 數(shù)據(jù)處理、點(diǎn)云數(shù)據(jù)解算以及影像數(shù)據(jù)的預(yù)處理。
4、中交路橋科技地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查服務(wù)
中交路橋科技有限公司成立于2009年，是專業(yè)從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)，構(gòu)建了“智能監(jiān)測(cè)、科技領(lǐng)先、智慧城市、數(shù)字賦能”的品牌戰(zhàn)略，形成了工程檢測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)、數(shù)字化研發(fā)運(yùn)維三大業(yè)務(wù)板塊。
中交路橋科技基于LiDAR的工作原理，形成了一套數(shù)據(jù)處理技術(shù)體系，收集資料，確定參數(shù)，設(shè)計(jì)航線；按設(shè)計(jì)進(jìn)行航飛作業(yè)，采集姿態(tài)信息、測(cè)距信息、機(jī)頭及基站的衛(wèi)星定位信息和影像數(shù)據(jù)；根據(jù)規(guī)范處理點(diǎn)云及影像數(shù)據(jù)等以及整理資料;后期成果應(yīng)用。利用該技術(shù)，已經(jīng)完成了多項(xiàng)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，結(jié)合自研的基安云監(jiān)測(cè)平臺(tái)，通過(guò)邊緣計(jì)算、多模多領(lǐng)高精度定位算法、預(yù)警閾值設(shè)置及實(shí)時(shí)報(bào)警分析等新技術(shù)，構(gòu)建“空天地”多源立體地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)體系，提高地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及預(yù)警能力，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、高效、準(zhǔn)確、智能化監(jiān)測(cè)預(yù)警。
