用于检测森林道路表面损伤的激光雷达

智能手机和相关光学设备的进步，如带有激光雷达传感器的 iPhone，使激光扫描路面成为可能。最近发表在《Forests》杂志上的一项研究评估了移动激光雷达传感器在评估森林公路损害方面的准确性，并将其与手持移动激光扫描仪进行了比较。

研究: 使用不同类型的激光扫描方法(包括新的 iPhone 激光雷达扫描应用程序)评估森林道路磨损过程损伤的可能性。

林区公路定期养护的重要性

  捷克共和国34.1% 的土地被森林覆盖，它的森林道路几乎和其它普通公路一样长。森林道路需要有效管理，这与其它道路管理相同。

  由于交通量小、设计和施工成本高，林区道路的损害修复往往被忽视。有效维护森林公路至关重要。

  车辙是整个森林道路磨损过程中出现的问题之一。地面上的车辙导致水分集中并形成侵蚀性水流。

  如果水结冰，穿着的衣服会随着时间的推移而退化。森林道路需要一个坚固的，高质量的表面，为了安全和愉快驾驶，必须定期监测和维护。

测速测量在森林道路监测中的局限性

  监测路面的横截面可以及早修复损坏，防止未来出现更大的开支。目前使用称为测速测量的大地测量方法来评估森林道路的损害程度。这个方法准确性高，但费时。为了有效地维护森林道路，需要一种更快速的监测技术。

激光表面扫描技术在森林道路监测中的潜力

  对森林路面地形做到准确观测是评价磨损的必要条件。

  最近的研究集中在激光表面扫描技术监测森林道路，它似乎有很好的应用前景。

  与图像处理技术相比，激光扫描技术产生的结果更精确，并且不需要瞄准相当数量的地面参考点。

当前激光表面扫描技术的局限性

  现在大规模激光扫描的结果缺乏足够的细节，尽管在努力改进中。用无人驾驶飞行器(UAV)或无人机进行机载激光扫描森林植被已被证明存在问题。

  点云密度的缺乏限制了机载激光扫描用于绘制森林道路图。在捷克共和国使用无人机还必须获得飞行许可和飞行员登记，这两项都由民用航空当局颁发。

  另外，飞机在森林道路上空与树冠相撞的可能性使得其应用及其困难。

  近年来，地面静态激光扫描在森林道路监测中受到重视。地面静态激光扫描不受树冠的影响。然而，它缺乏地形处理的野外测量技术，且耗时较长。

可移动激光雷达技术在森林道路监测中的应用

  手持式个人激光扫描技术是一种更有用的详细测量数据采集技术。与地面静态和机载激光扫描相比，该系统具有实用性强、速度快、可实时监测、准确性高等优点。它的实用性高，成本低效益高，并满足目前监测森林道路的需求。

  可移动激光雷达技术的进步为手持个人激光扫描提供了新的手段。

       Mikita 等人评估了可移动激光雷达技术用于检测森林路面的状态，重点研究了带有新型集成激光雷达传感器的 iPhone 13 Pro。这个系统满足了公众对高质量图像日益增长的需求。

  当智能手机制造商考虑到这种需求时，专业的应用程序出现将解决许多问题。

  研究人员扫描了几个特定尺寸的小物体，以评估激光雷达传感器的准确性与精确性。研究人员还评估了用于表面探测的各种激光扫描技术的精度和适用性，强调了它们对于评估林区道路技术状况的适用性。

研究结果

  在这项研究中，我们评估了采用激光雷达(LiDAR)技术的 iphone13 Pro 的准确性与精确性，以及目前可用于评估森林道路表面损坏程度的3D 扫描仪和 Polycam。

       IPhone13 Pro 激光雷达能够在不依赖全球导航卫星系统信号的情况下，快速收集数据，轻松绘制和检查森林道路。然而，在沿途连续采集数据方面，它没有达到专业设备所要求的质量和准确性。

  研究结果表明，iPhone 13 Pro 的激光雷达能够准确地捕捉到高达4米的森林道路(森林公路的横截面)的路面。

       The 3D Scanner app offered information about changes with an accuracy of 2

      3D 扫描仪应用程序提供了有关变化的信息，精度为2厘米，并记录了当前的地形森林道路交叉轮廓提供 RMSE。

      3D 扫描仪软件记录了森林道路的地形，如地面静态激光扫描仪。这种技术可以帮助森林管理人员根据客观事实而不是主观判断作出决定，进行修复森林道路。