热带地区大规模无人机-激光雷达调查

跨苏门答腊收费公路项目全长2789公里，是印尼国家战略项目之一，也是东南亚最长的收费公路项目。为了确保项目按计划完成2024年的日期，选择了无人机-激光雷达作为地形数据采集方法，结合建筑信息模型(BIM)，以优化时间规划和成本。继续阅读，了解更多关于这个具有挑战性的项目，其中包括几个障碍。

跨苏门答腊岛收费公路项目将连接苏门答腊岛北部、南部、东部和西部的城市。苏门答腊岛是印度尼西亚人口第二多的岛屿。印尼政府将这个大型项目指定给一家国有企业PT Hutama Karya。该公司的任务不仅是建设跨苏门答腊岛收费公路，还包括融资、规划建设工作和最终运营。

无人机-激光雷达测绘:正确的选择

为了寻找合适的绘图解决方案来完成这个庞大的项目，胡塔马·卡里亚考虑了各种选择。机载激光雷达很快就被取消了，因为该小组得出结论，该方法既不能满足精度预期，也不能满足成本目标。此外，使用飞机将不允许本项目所需的小规模部分数据采集。胡塔马Karya公司因此选择了无人机-激光雷达测绘，以提供灵活性，以适应项目规模、密集植被和地形，以及准确性、预算和调度要求。从测量角度来看，与传统的地面测量方法相比，使用无人机-激光雷达可以平均减少13-15公里/天的采集时间。这项工作也可以由单个团队完成。这就产生了80-85%的时间效率，减少的人力转化为更低的整体调查成本。此外,Hutama Karya根据地图比例尺要求和工作规范使用过其他测量方法。例如，进行土地调查以获取结构计算的细节，也在树冠浓密的地区进行。在项目期间，由于激光雷达的限制，还对河流和大坝进行了水深测量。

仔细的规划

苏门答腊岛有很大的山脉。在这些情况下的走廊测绘是具有挑战性的，因为飞行规划必须考虑无人机(UAV或“无人机”)在地形中的能力，而不牺牲数据质量。因此，该公司总是进行详细的预调查，并与他们的无人机专家和无人机制造商讨论飞行计划，以确保安全和最佳的飞行计划。在这种情况下，胡塔马Karya使用了量子系统公司的固定翼eVTOL Tron无人机来绘制计划中的收费公路地图。它配备了黄色扫描超验船师无人机激光雷达传感器有效载荷。

由于收费公路项目大多穿越人烟稀少的偏远地区，现有道路的状况也构成了另一个挑战。由于交通不便，四轮驱动汽车是激光雷达测量的重要工具，路线选择需要仔细规划。

道路测绘过程分为10km路段。在最佳情况下，这将转化为220次飞行任务。最坏情况方案计划——考虑了恶劣天气条件、无人机或传感器的潜在损坏以及维修需求等因素造成的现实威胁——设想了350次飞行任务。

热带测绘的挑战

在数据采集任务中，团队面临的最大挑战是天气;恶劣的条件严重阻碍了激光雷达的采集过程。有一次，因为天气不好，他们整整一周都不能飞行。此外，天气对当地道路造成了破坏，如滑坡、树木倒下或大洞，迫使勘察队不得不从原来计划的路线上绕道而行，耗费大量时间。密切观察一至两天的天气情况，以确定当地天气变化的模式，是一项标准程序。根据这些观察，该小组可以计划飞行，考虑到任务持续时间、飞行长度和预测可能的良好天气情况的确切时间。

另一个项目挑战是，1:1000地图比例尺（基于地理空间信息局大比例尺地图标准）的LE90精度达到0.25m。在Muara Enim至Bengkulu、巴东至Pekanbaru和亚齐至Sigli（611km）路段的前三次激光雷达测量中，团队努力满足每个测量点的精度公差。为了应对这些准确性挑战，项目团队在内部进行了尝试和错误场景以及实践研究，并与研究人员以及YellowScan支持团队交换了知识，以讨论获取、处理和后处理策略。经过反复讨论，团队现在已经找到了一个成功的公式，并将继续在整个项目中采用它。

第三个挑战涉及丘陵和森林地形，特别是穆阿拉埃宁、巴东、本库鲁和佩坎巴鲁地区周围。为了克服这个问题，该项目在150米的高度飞行，尽管黄扫描建议其测量仪的最大飞行高度为80m。这突破了激光雷达系统的界限，但被认为是必要的，以避免在这种极端地形上低空飞行的风险。事实上，在当地首例，该项目利用印度尼西亚的法规，在Muara Enim周围地区的每个30km长的勘测段进行超视距（BVLOS）飞行。这张30公里长的走廊地图是从三个起飞点和降落点开始绘制的，使用的是地面上的徕卡GPS基站。尽管茂密的热带森林（棕榈树）使识别初始地面控制点（GCP）变得困难，但该团队成功地满足了精度要求。

进一步改进的建议

现在这个著名的项目已经进行了18个月，胡塔马Karya公司已经用无人机激光雷达系统进行了1478公里的走廊测绘。事实上，激光雷达测量已经成为印度尼西亚最快的具有详细工程设计(DED)精度的地形测量。这一成就使我们有理由对2021年底完成所有走廊调查的目标感到乐观。然而，要实现项目各部分的LE90精度公差，仍有一些工作要做。

项目团队正在不断调整其操作和使用无人机激光雷达系统的技能，但他们的经验也构成了进一步改进建议的基础。首先，他们希望垂直起降固定翼无人机具有更强的耐候性，以便能够在更广泛的条件下使用。其次，目前的无人机激光雷达系统具有±5公里的遥测能力。通过无线电或5G连接进一步改进系统遥测范围，将使无人机飞行对每个人都更安全，特别是对超视距飞行系统。此外，研究小组成员希望在激光雷达系统中看到激光、惯性测量单元和全球导航卫星系统的更好结合，以便能够捕获更详细的测量数据。最后，该团队希望未来的激光雷达系统更轻、更具弹性，具有更大的耐久性，以便能够组合更多的有效载荷。理想情况下，应该可以将无人机激光雷达和RGB摄像机组合在一个固定翼无人机中。所有这些改进都将产生更好的数据质量，如果再加上有能力和经验的试点。

结论

总的来说，跨苏门答腊收费公路项目正步入成功轨道，激光雷达数据采集过程中的主要障碍已基本克服。项目小组使用的无人机-激光雷达测绘方法被证明能够进行非常大规模的激光雷达数据采集任务，用于走廊测绘。选择的映射解决方案，YellowScan勘测员Ultra该系统已被证明在有时恶劣的条件下运行良好，包括在高于推荐飞行高度、高湿度和其他热带限制条件下运行。因此，无人机-激光雷达系统可以优化获取准确地形数据的时间和成本，为项目规划阶段更好的决策奠定基础。这个大型项目证明了无人机测量是如何不断发展的，因为它已经成为专业测量人员的标准工具，并不断打开新的机会。

确认

非常感谢PT Hutama Karya愿意分享关于这个项目的大量细节，这可以被恰当地描述为声望。还要感谢YellowScan为与印尼的项目领导人联系提供了便利。