徕卡航测技术助力现代城市规划管理 ——匈牙利Envirosense公司应用案例
当今世界正在变得越来越复杂。城市正面临着巨大的挑战,因为世界上大多数人口都居住在城市地区,因此城市管理的要求越来越高。面对新的挑战,市政和地方政府正在寻找有效的管理解决方案,为有效的城市管理提供详细的信息、数据和分析。
位于匈牙利的Envirosense有限公司是一家专注于航测数据处理的遥感专家。对于城市管理的需求,该公司提供各种先进的测绘产品,应用于无法进行传统实地调查或需要大量的资源投入的场景。专注于航空高光谱影像,机载激光扫描(激光雷达),无人机(UAV)应用和航空数字影像,Envirosense公司提供各类个性化的解决方案,满足客户的需求。
大多数地方政府没有内部的遥感或地理信息系统(GIS)专家团队,很难自行处理数据或开发解决方案来应对特定的需求。因此该公司的目标是为地方政府提供适合他们需求的智慧产品。
“在许多项目中都存在对航测数据的需求,但是与机载航测技术的联系还没有建立起来,或者技术解决方案还没有开发出来。我们公司以创新为目标;致力于开发用户直接可用的产品和解决方案,并将其提供给当地政府。”Envirosense公司激光雷达部门经理Peter Enyedi解释道。
采用新型LiDAR技术
“我们的产品必须达到高精度、高分辨率,并符合摄影测量和激光雷达市场的最新标准,”Envirosense公司摄影测量部门经理Gregory Lucas强调。
Envirosense采用徕卡测量系统ALS技术,结合徕卡RCD30中画幅RGBN相机进行航空测量,同时使用徕卡Viva CS15野外控制器进行地面测量。基于这项技术,Envirosense可以根据客户的需求定制解决方案。
“很多产品应用会重点关注树木和植被,因此选用四通道RGBN的测量镜头是必须的。辐射测量和光线采样是图像分割的重要依据。我们还在加紧研究激光-高光谱数据的融合。因此选用摄影测量和激光雷达系统是我们项目的基础,”Enyedi说。
Enyedi表示:“自2012年以来,我们在所有需要激光雷达或影像的机载任务中都选用了徕卡测量系统的机载影像和激光双传感器。正是徕卡激光雷达系统的高质量、低成本和高性能,使我们成为徕卡测量系统多年来的忠实客户。”
机载测量技术的引入
Envirosense公司将徕卡测量系统的传感器应用于多种场景,以有效支持地方政府进行城市管理,例如:
1. 水务机构需要的地形模型
2. 洪水分析
3. 植被采集
4. 土地利用分类
5. 农业应用
6. 林业(入侵物种制图、生物量估算)
7. 自然保护区
8. 考古
9. 城市规划
10. 葡萄庄园应用
Envirosense公司的任务不仅仅是生成基础数据集,还需要提取有用的信息并提供给客户。
该公司在2018年葡萄牙里斯本举行的机载测量用户论坛(User Group Meeting)上发表了一份报告,分享了该团队基于激光雷达点云和航空多光谱或高光谱图像,对城市地物和地表类型进行分类的研究。利用基于对象的特征提取方法,可以生成从城市地表类型到树木籍别的一系列产品。这为决策和进一步分析提供了基础。
此外,该研究还为详细而多样的数据库维护开辟了道路,能够执行盘存和清册任务。该数据可以与航空高光谱数据、卫星数据和无人机平台采集的数据集成应用。
这些数据被用于精细的建筑建模和结构变化检测。城市管理者可以确认建筑许可证是否发放,保险公司则可以评估房屋价值。
在林业制图管理中,机载测量数据有着广泛的应用。例如树种识别,树木的健康状况检测,以避免疾病的传播。树木倒塌造成的损失是城市的责任。这项技术可以让当地政府确保所有树木都处于良好状态。
此外,屋顶上的物体例如房屋上的气候单元,也可以被激光数据检测到,以评估房屋的保险价值。进一步也可发现城市的太阳能潜力,激光雷达技术能帮助地方政府确定最适合安装设备的区域,并计算出可以节约多少电力。
Enyedi说:“我们能够从数据中提取大量地物和地图,反映了航空测量系统获取数据的高质量,以及制图和分类方法的进步。”这些可以提取的地物特征包括:
1. 屋顶类型
2. 烟囱
3. 地表覆盖类型(街道)
4. 路标
5. 太阳能电池板
6. 适合安装太阳能电池板的潜在区域
7. 地表地物
8. 公墓特征
9. 树和植被
10. 地表水网络
11. 电力线
个性化解决方案
Envirosense公司的战略是为非遥感和GIS领域专家但需要航测技术的客户开发定制产品和解决方案。“这是我们预见的发展潜力最大的方向; 机会是无限的。”Enyedi相信。
Envirosense近期发布了Open Street View平台,一个正射投影产品的全新解决方案。该解决方案帮助地方政府识别地面目标,这对任何组织的地理数据库管理都很有用。Envirosense使用相同的机载测量设备获取数据,但规划和处理能够适应项目的具体需要灵活调整。
前瞻
激光雷达解决方案和图像技术的结合提供了难以置信的、灵活的制图和分类方法。
“我们希望未来能将公司的服务扩展到城市管理领域。”Lucas说,“我们将继续与徕卡测量系统的机载解决方案和传感器合作,因为它们为这类项目提供了最高的效率。”
海克斯康GNSS设备拥有超高的精度与稳定性,并且拥有Smart Track技术可以让设备搜索到更多卫星,充分抑制多路径效应,抵抗环境干扰,减少有无法解算的数据;
徕卡TPS和GNSS设备和徕卡Disto S910设备组成了完整的考古行业地形测图方案;
各类遗迹现象的空间位置、形状和结构特征、发掘区的测绘记录可通过测量、绘图的手段进行记录,以平面图、剖面图和必要的侧视图的形式呈现;
海克斯康除了为用户提供徕卡P40/P50等高精度的三维激光扫描仪外,还提供了一整套的三维建模软件。