千里云横古田山,无人机LiDAR展慧眼 ——记数字绿土激光雷达无人机浙江古田山作业

近日,受古田山森林生物多样性与气候变化研究站委托,数字绿土携自主研发的无人机激光雷达扫描系统LiAir Pro和配套处理软件LiDAR360,克服高差大、气流乱、植被深等困难,出色完成了目标区域三维激光点云数据的采集处理任务。


古田山自然保护区地处浙江省衢州市开化县苏庄镇境内,与江西省婺源县、德兴市毗邻。古田山尤以山势险峻、景色优美著称。东北两侧群岭耸峙,西南方向岗岭环抱,山陡地险。根据历年来的调查资料统计显示,古田山自然保护区内有高等植物244科897属1991种。其中,种子植物中有中国特有属14个,在浙江植物区系中仅见分布于古田山的种类有栓翅爬山虎、福建石楠、婺源安息香等10种;珍稀濒危植物32种,珍稀植物群落大,分布集中。动物有两栖爬行类77种、鸟类142种、兽类58种。其中国家重点保护动物37种,包括国家一级重点保护动物有白颈长尾雉、黑麂、豹、云豹等。

图片1

古田山自然保护区

正是由于古田山自然保护区内丰富的动植物资源,中国科学院植物研究所于2009年在保护区内建立了古田山森林生物多样性与气候变化研究站于2009年成立。该站定位于探索中国亚热带森林植物群落物种共存机制,阐释生物多样性对亚热带森林生态系统功能的影响,以及监测气候变化对于亚热带森林及其碳库和碳通量的影响。

图片2

古田山森林生物多样性与气候变化研究站

保护区内险要的地势为森林监测以及生物多样性研究调查造成了极大的障碍,基于保护区森林调查所遇到的困难及迫切的科研数据需求,数字绿土公司与中国科学院植物所古田山森林生物多样性与气候变化研究站联合开展了古田山森林激光雷达数据采集工作。

古田山区植被覆盖度高,且山势险要,局地高差700+米,数字绿土无人机作业组克服了种种困难,在没有破坏保护区内一草一木的前提下,建立了无人机机载激光雷达系统的起降场地,并根据科研人员的数据需求,完成了激光雷达数据采集工作。作业期间,无人机工作组根据现场面临的问题,灵活应变,沉着应对,针对于特定的数据采集环境,边实践边探索,创造性地开辟了“视线接力监测”、“多航线切分规划”、“变高数据采集”等作业方式,为数字绿土的无人机激光雷达数据采集工作积累了宝贵经验。

图片3

LiAir Pro飞翔于古田山间

时值夏秋交接,山区内风云不定,峡谷间气流紊乱,无人机作业组飞控手以及地面站操作员沉重冷静,操控价值数百万的激光雷达设备在作业区内平稳运行,由于气流造成的险情一次次的被飞控手化解,高超的飞空技能为整个数据采集作业奠定了夯实的基础。

图片4

LiAir Pro在树梢高度做机动

图片5图片6

复杂工况的无人机起降作业

作业区面积大,区域内地面覆盖度高,森林结构复杂,植被层次多,这就对激光雷达设备的性能提出了较高的要求,既要保证较高的作业效率以保证在确定的时间窗口期内完成作业,又要保证激光雷达点云数据的质量,如何能够“多快好省”地完成数据采集任务,为数字绿土的作业人员提出了难题。激光雷达操控人员凭借丰富的经验,根据作业区的复杂地物覆盖情况,详细制定了各个小区的数据采集参数,保障了激光雷达传感器的稳定运行,由于作业区域天气情况复杂,每天只有三四个小时的窗口期,在这仅有的时间内,作业组抓紧飞行十数个架次,完成了覆盖面积达2.6平方公里的作业区域的数据采集。

图片7

操作员用LiDAR360现场解算数据

图片8

古田山作业现场解算数据成果

千里云横古田山,无人机LiDAR展慧眼,正如本文题目所言,有着悠久文化历史以及秀美自然风光的古田山区,在新型测绘装备——无人机激光雷达系统的支持下,科研工作者对生态领域的研究可以百尺杆头更进一步。