玲珑锐眼！LiAir X3-H：专业测绘

数字绿土LiAir X3属于智能仿线类产品，主要用于电力行业的巡检探伤，而今天介绍的LiAir X3-H，属于无人机机载激光雷达测绘系统，是其姊妹款，独揽测绘制图与勘查的行业应用。

二者有着几乎相同的外观，且LiAir X3-H与LiAir X3一样，集成了高精度激光器、惯导、GNSS和相机。但与LiAir X3不同的是，LiAir X3-H采用更适配航飞测绘的正视结构，保证点云有稳定精度的同时，也保证DOM、DSM的快速生成和点云-影像的快速融合。

本次测试机型采用M300RTK。综合考虑M300RTK飞行以及负载性能，结合常规使用的场景，测试采用的关键参数如下：同一测区，同一天气状况，使用同一航线，飞行高度100米、飞行速度6米/秒、航带重叠率25% 。

LiDAR A与LiAir X3-H设备参数均设置为单回波、重复扫描进行扫描作业。使用数字绿土LiDAR360后处理软件将LiDAR A与LiAr X3-H点云范围裁剪保留*相同的区域，对比分析点云数据质量。飞行轨迹如下图：

1、解算耗时

对比点云数据获取后数据解算时长（POS处理、点云解算、数据质量优化、点云赋色），LiDAR A通过配套处理软件进行处理，共耗时3分50秒，LiAir X3-H通过LiGeoreference进行处理，耗时5分37秒。这样看来，LiDAR A的解算更高一点。

2、点云噪声

对比两组数据点云包围盒可见LiAir X3-H存在低位粗差和高位粗差，且低位粗差离散程度较高，LiDAR A仅有高位粗差，位置较为集中，这是由于其解算软件解算数据时勾选点云优化会自动过滤250m距离以上的噪声，减少了软件参数设置操作，一定程度上减少了噪声点数量。

3、点云分层

选择相同的两条航带点云对比拼接效果，在边缘航带地方，LiAir X3-H未见明显分层，航带融合效果理想，LiDAR A有显著的、平整的、笔直的厚薄相间的情况，且存在小范围分层情况。

4、真彩色赋色

从上图可以看出LiAir X3-H的点云真彩色明度对比强烈，色彩均匀；LIDAR A点云真彩色纯度较低，建筑边缘有锐化表现。

5、点云厚度

平面点云厚度是判断激光雷达性能以及点云处理算法的一个常见的指标。理想状态下，用激光雷达探测一个绝对光滑的平面（正常反射率），理论上该点云平面是没有厚度的，但实际应用中由于仪器的各项系统误差，点云解算后，激光脚点对应的测距值会有浮动。这个浮动值的大小是不固定的，体现在测量平面并成图时，就会有一定的厚度。

而这个厚度对我们测绘来讲，便会影响我们提取地形时，DEM地形点的选取。这同样也会影响，利用点云做3D建模时，模型的尺寸值的误差。在量测评判时，一般选取硬质平地或者建筑的屋顶以及侧立面的点云。

（1）建筑物屋顶

（2）裸露地面

通过两组对比图可见，两者均有不错的表现，同时LiAir X3-H 的点云厚度相对更小一点，这是由于系统内高精度元器件和算法起了一定作用。

6、单航带点密度

通过LiDAR360的点密度工具检测两组数据中典型地物的点云的密度情况，来评估两者数据信息的富足程度。由此可见，LiAir X3和LIDAR A两者的点密度相差不大。

可见，在航高100m条件下，LiAir X3-H高程中误差为0.071ｍ，LiDAR A数据高程中误差为0.079ｍ，均满足1∶500地形图高程精度要求。

8、下层树冠扫描

我们选取同一棵树的点云切剖面，观察下层树冠部分，可看出LiAir X3-H下层树冠数据点密度更高，点云更为完整。这是由于LiAir X3-H默认为三回波，可以穿透树层，获取更多的树冠与地表信息。

树冠的层次丰富度和完整度，影响着林业应用中植被垂直结构信息的获取。越丰富的和完整的信息，意味着林业参数的提取也会有更好的精度。

9、地物完整程度

地物的完整度影响着地物信息普查和三维模型构建的精度和，在实景三维应用中尤甚。例如城市关键部件的普查和建模，电杆、路灯等，在做多平台数据（空基、地基）融合时，这些都是很重要的特征地物，对于终的普查结果而言更是重要统计目标。   

我们将LiDAR A和LiAir X3-H数据显示在不同窗口，通过窗口联动功能将两组点云缩放旋转到同一角度，查看不同地物的完整度，对比效果如下。

从点云中可以看到，LiDAR A数据存在部分地物缺失情况，再从影像中可以看出，缺失部分为黑色顶棚。深色物体反射率低，可以反射回来的激光信息少，因此点云出现空洞，多回波可以有效解决这一问题。

接着再旋转点云查看，可看出缺失的地物还有电力线杆塔和植物树冠，LiAir X3-H的点云数据中，杆塔与植物树冠扫描完整，LiDAR A只能获取塔杆的顶部数据，且有部分树冠顶部数据会缺失，会存在关键信息遗漏的可能性。

10、地面点分类与DEM成果对比

地面点分类和提取效果的好坏，将直接影响到后续地形产品的生产的优劣，连带影响到所有因此而衍生的行业应用，故该项也是很重要的考察指标。

用LiDAR360进行地面点滤波，LiAir X3-H分离出的地面点数为47259个，LiDAR A分离出的地面点数为42685个。之后，设置栅格大小为0.5米，来生产DEM。

对比之后不难发现，LiAir X3-H的数字高程模型更加完整。

综合以上对比可得：

● 由于两款产品搭配的激光传感器相同，设置同样设备参数时LiDAR A与LiAir X3-H 点密度和点云厚度没有明显差别，航带重叠区域LiAir X3-H未见明显分层，LiDAR A有显著的厚薄相间表现；

● 在保持默认参数的情况下，LiAir X3-H的数据效果整体优于LiDAR A，提取参数建立模型都好一点，并且LiAir X3-H可以适配其他厂商无人机，对于采集作业场景的宽容度也更高，可适配测绘行业的多种应用。

● 但对于数据解算以及噪声点情况来说，LiDAR A有着更好的表现，这也将是我们后续的优化方向之一，请拭目以待。