無論我們多麼希望我們能做到，沒有人能控制天氣。天氣是任何空中測量中最困難的因素，無論計畫得多周全，它仍可能帶來意想不到的麻煩。

LiDAR 無法在雨、雲、霧或塵埃中進行資料收集，因此在規劃任務時必須多加考量。

我為了撰寫本文閱讀了多篇關於天氣預測準確度的研究，結果如下。

溫度相對容易預測，數日內的誤差通常在幾度以內。但不幸的是，對空載資料獲取而言，除非與飛機結冰有關，溫度的影響不大。

真正的挑戰來自雨、雲、霧與風，這些天氣模式是資料收集的最大障礙，因此在規劃任務時加以考量。

「預測未來七到十天後是否會下雨或下雪，基本超出了可預測範圍。」

對於這些麻煩甚至危險的天氣模式，氣象預報員宣稱三天內的準確率可達90%、五天內約60%，但超過十天幾乎只是猜測。要注意的是，所有的天氣預報都是以「機率」表示，因此「明天下雨機率 5%」的預報，不論是連下24小時的大雨或只下五分鐘累計0.01cm的小雨，都是100%正確的。

雖然大規模的天氣系統的壽命以天為單位，但小尺度現象可能僅持續幾分鐘至幾小時。在最小的尺度中，陣風只能在即將襲擊我們時才能被預測。而一條逐漸靠近的颮線可以被看到，但在它襲來之前，沒有辦法知道風會有多強。

陣雨本身就是一種混沌現象，雖然它們在一般情況下可以被預測，但無法確定陣雨雲會在何時何地形成。這類雲系的壽命可能不超過六小時。

即使這些事件能被預測，它們的壽命太短，以至於當預報產出並發布後，許多細節早已消失。

大多數的天氣統計是針對大規模的天氣模式，用一個模型來解釋該模式如何影響到你所在的地區。想在如100平方公里（平均LiDAR掃描的面積）的小範圍內找到局部天氣預測準確的指標幾乎是不可能的。地區性天氣模式更難預測，除非它們屬於較大天氣系統的一部分。住在Burnaby，我曾經看過這邊晴空萬里但當我開車到Coquitlam卻下著傾盆大雨。局部天氣預部的準確度僅約24小時，再更久的都只是有根據的猜測。

前往監測資料很少或不存在的偏遠地區，預測的準確度會降到僅限當日。草原地區因炎熱而潮濕的空氣迅速上升而形成巨大的積雲，可能會在數小時內出現雷暴。隨著風向的改變，山頂上會形成帽雲、滾動雲和透鏡狀雲可以在幾分鐘內形成。即使使用我們所有先進的測量技術，這一切都無法預測。了解偏遠地區天氣的最好方法就是探出頭到外面看看。

至少可以說，圍繞這種不可預測性進行規劃具有挑戰性。在規劃部署獲取資料時，必須在某種程度上依賴天氣預報，但它們並不能保證在到達目標區域時可以進行資料收集。有關可能擾亂航空旅行並導致航班取消和資料獲取的天氣模式的詳細列表，你可以點擊此連結。

天氣不僅對於目標區域的資料獲取很關鍵，而且對於動員和撤離也至關重要。即使你的專案區域未來幾天有良好的天氣預報，到達目標區域的航線也必須有利於航空旅行。Eagle Mapping的三架飛機使用目視飛行規則或VFR。VFR的要求包括：

1. 至少三法定英里的能見度
2. 與雲層保持足夠距離避免干擾飛行
3. 不干擾從雲層飛出、執行儀器飛行規則的其他飛機
4. 能清楚看到地面
5. 能辨識周遭其他飛機

若沿途的航線不符這些條件，飛機就無法出發。通常，飛機必須沿著航線跳躍，中途停留數小時甚至數日才能抵達。這要求沿途有鋪裝跑道、燃料與住宿設施。

根據所使用的飛機和專案的規模，很有可能在部署的中途必須添加燃料。未鋪裝跑道有時會揚起石塊，使螺旋槳受損；偶爾會拋出泥土；起飛時灰塵會遮擋感測器，使資料獲取變得可疑。為了避免這些問題，飛往最近的鋪裝跑道會更安全，即便該跑道可能相距數百公里。

重新規劃航程可能需要數小時往返目標區域的飛行時間，會縮短作業時間，並增加 目標區域目的地天氣預報不可靠及往返加油的風險，並縮短飛行員和飛機所允許飛行時間，這些都會增加成本。

偶爾，出於必要，工作人員被迫獲取半個專案，離開目標區域，飛行數百公里重新加油，然後返回目標區域完成資料獲取。你祈禱，希望在加油期間天氣保持不變？如果你的目標區域或加油地區出現任何霧、雲、降水或煙霧，將導致無法獲取或起飛？通常妨礙獲取資料的是那些下午的雲，這些雲幾乎每天都會在中午左右因空氣變熱並隨山峰上升形成。請記住，LiDAR和攝影設備無法在霧、雲、煙霧或降水中完成任何資料獲取。

在規劃任何部署時，必須考慮飛行員和飛機的限制。在加拿大，飛機每飛行50小時就需要進行維護。開始的50小時需要基本維護，100小時時進行定期維護，150時進行基本維護，200小時進行完全維護；然後重新開始計算。因此，無論你的飛機如何運行，它每50小時都必須進行一次維護。實際情況下，維護時間在4到10小時之間取決於維護的等級。然而，將飛機帶離外業並進入廠房進行維護，然後將其重新取出並投入運行完全是另一回事。

在天氣最佳的期間，飛行時數消耗很快，飛機必須投入維護。使問題更加複雜的是，你必須找到經過認證的飛機機械師，而在偏遠地區，即使有也很少。飛機必須經常離開目標區域並飛行數百公里進行維護1或2天，通常甚至更久，就會浪費了好天氣。在天氣好的時候，來自多個公司和行業的許多飛機都在營運，所有飛機都必須滿足其維護計劃時程。在天氣好的時候，飛機維護積壓的情況很常見，如果加上機械師生病、有人在休假或零件缺貨，都會導致延誤和資料獲取時間的損失。

不僅飛機需要維護，顯而易見地，飛行員也必須保持良好的狀態。飛行員一天只能工作14小時。這並代表飛行員可以飛行14小時，而是意味著飛行員在這段時間內保持待命並準備好飛行。所有飛行前和飛行後的工作職責也包括在該時間範圍內。除了每日限制外，飛行員在7天內最多只能飛行50小時，在30天內最多只能飛行120小時。

即使飛機和飛行員的可用飛行時間充足，一旦遇到一段晴朗天氣，這些時間也會迅速消耗殆盡。因此，在任何一週內，無論天氣條件多麼理想，飛行員或飛機最多也只有50小時的可用飛行時間，之後就必須停止飛行。

請注意，這50小時必須包含所有飛行前後的檢查，以及往返目標區域的動員/撤離時間。實際資料獲取時間可能每週只有35至40小時。

與往常一樣，天氣狀況會影響計劃內的停機時間。如果目標區域或維護地點的天氣惡化，則可能無法返回完成資料獲取。

如果說有什麼東西和死亡、稅收一樣確定毫無疑問，那一定是設備故障。任何機械或電子設備都會發生故障，只是故障出現得快慢不同而已。從手機到通訊塔，它們都難逃故障的命運。儘管可以採取各種可能的緩解措施，例如定期更新、升級和維護，故障仍然會發生。這是無法避免的事實！

一套完整的光達資料獲取系統包括一架飛機及其所有機械部件、導航系統、光達、相機、GPS、慣性測量單元、資料記錄器、多台電腦以及用於操作和整合這些系統的專用軟體，構成了一個複雜的技術體系。

令人驚訝的是，所有這些相互交織的技術能夠精確地引導飛行員飛行，同時以光速發射和測量雷射脈衝，從而確定飛機與物體之間的距離。該系統每秒可測量數百萬個點，同時拍攝照片並測量和記錄獲取系統的角度，並將感測器的精確位置記錄到三維空間中幾公分的範圍內。這比烤麵包機複雜一點。還好這是價值數百萬美元的頂級設備，並且不斷進行升級、檢查和維護，共且在昨天的飛行中運作良好。

在Eagle Mapping公司，設備檢查是例行工作，每次部署前後都會進行檢查。但即便部署後檢查一切正常，也不代表下次部署前檢查也能正常運作。僅僅是開啟設備就可能導致故障。你是不是常常遇到這種情況：打開燈泡，燈泡剛亮的時候就爆了？有時，天氣晴朗，飛機和飛行員都有足夠的飛行時數，你登上飛機，進行設備檢查，卻發現某個東西出了問題。太空任務的所有系統都採用三重冗餘設計是有原因的，因為任務中難免會出現故障。

幾乎所有遙感設備都是專有的，並以專用軟體操作。這並非可以自行拆卸維修的DIY套件。你無法像在Best Buy那樣購買其他設備。它不像烤麵包機那樣可以隨意更換。備件價格昂貴，即使是最便宜的設備也要數萬美元。如果像Eagle Mapping那樣使用四個不同的感測器，則不可能為所有可能發生的情況準備備用零件。通常情況下，當某個組件發生故障時，唯一的選擇是聯絡經銷商尋求協助進行維修或更換。

如果運氣好，經銷商可以引導你快速解決問題，你只會損失一天的工作時間即可繼續飛行。如果沒有快速解決方法，就必須將故障設備寄回經銷商進行維修或更換。Riegl（Eagle的LiDAR系統的製造商）是一家信譽良好的供應商，他們會盡一切努力盡快透過快遞將新設備送到您手中，通常只需一兩天。在等待期間，你什麼都做不了！飛機只能停飛，等待更換零件。設備在部署前都會進行檢查，但由於故障的性質，無法保證設備在你到達目標區域時能夠正常運作。由於你通常會在任務過程中發現故障，而部署時間又只在天氣良好時進行，因此你也就錯過了最佳天氣的時間。

在等待維修期間，天氣這個幽靈總是潛伏在暗處，隨時可能露出猙獰的面目，讓你被困在你的地區，或者遮蔽你的目標區域，使你在維修完成後無法完成你計劃的資料獲取工作。

另一個可能會有季節性的不可預測因素是森林大火。森林大火會產生大量煙霧，覆蓋大片區域，導致所有不幸位於煙霧區域內或需要飛越此區域的飛機停飛。

森林大火的影響範圍並不局限於局部地區，2020年加州的火災證明了這一點，它導致加拿大英屬哥倫比亞省（BC, British Columbia）低陸平原地區的飛機停飛數日。即使在飛機恢復飛行後，由於低能見度和煙霧影響感測器，資料獲取的工作又中斷了數日。

無論你怎麼看，空載光達資料獲取都堪比雜耍表演，所有表演者也都知道偶爾也會掉球。

儘管如此，Eagle Mapping依然能夠在最艱難的環境下出色地完成工作，並憑藉卓越的資料獲取能力滿足客戶的需求。

如需了解更多關於光達資料獲取的資訊，請聯繫：John Rankin，Eagle Mapping Ltd.空間資訊銷售顧問。jrankin@eaglemapping.com

本文出處：https://www.linkedin.com/pulse/where-my-lidar-project-john-rankin/