工程測繪中激光雷達測繪技術的應用探討

摘要：隨著國家科學技術的不斷發展變化，數碼技術隨之得到廣泛的應用，目前，一種數碼測繪技術正在被廣泛的運用，即激光雷達測繪技術。利用激光雷達測繪技術中的GPS系統就可以準確、便捷地獲得工作人員所需要的空間位置信息，最終利用現代信息技術對相關位置信息進行處理。該技術的廣泛應用使得我國的建筑工程在工程測繪上有了很大的發展前景，使工程測繪的過程更加簡便快捷，并提高了數據的準確性。

關鍵詞：激光雷達測繪；工程測繪；應用

1激光雷達測繪技術的工作原理

激光雷達測繪技術的系統主要是由INS與GPS一起組成的，可以用來得到數據的來源位置信息，并獲取比較清晰的DEM，各項技術的相互配合可以有效分析出激光在物體上所留痕跡的所有信息。現階段，科研人員已經成功地將地面上可以實現的各種效果應用到了水下工作中，水下探測任務的完成也需要應用到激光技術。相對來說，激光技術的測量功能的精度還是比較高的，其精度效果可以達到4cm以下。然而在實際的工程測繪中使用的雷達測繪技術除了會用到激光技術以外，往往還會用到慣性測量單位作為輔助來一起完成測繪任務。在激光雷達測繪系統中有一個接收系統以及一個單數窄帶激光器。激光器可以產生和發射脈沖，并對物體表面進行快速的擊打，然后將其發射回原來的位置，利用接收器來將收到的脈沖信息進行處理。接收器的對光脈沖的統計相對來說是比較準確的，可以在下一個光脈沖發射出來之前就將上一次脈沖的時間完整地記錄下來。

2工程測繪中激光雷達測繪技術的應用

2.1基礎測繪

基礎測繪一般是通過測繪收集了解被測對象的基本信息，實現測繪工作的基本目標和任務。在基礎測繪中，先要反映、切割被測對象的數字影像，再以此為基礎形成初步的測繪地圖。在這一過程中，數字攝影、測量是非常重要的一項工作，而且這些工作復雜、繁瑣。為了保證測繪精度，要根據實際情況嚴格規劃設計測繪線路、程序，利用三維坐標方式進行精準的地面三維坐標定位。激光雷達測繪技術可以精準的提供地面三維坐標，很好的滿足了高精度影像微分糾正要求，不需要通過數字攝影測量就可以獲得數字正射影像，既簡化了測繪工作環節，也降低了工作成本。此外，激光雷達測繪采用高精度的激光點云數據，可以直接反映地物、植物等物體的三維信息，而這些都是基礎測繪的必需信息，可為基礎測繪提供可靠的判讀信息。

2.2精密工程的測量

在目前的測繪工程項目中，很多的精密工程測量都是一個復雜、系統的工作模式，它設計到多方面的內容，如測量目標、三維立體坐標、三維物體模型等，因此整個測量工作的開展也是極為復雜和繁瑣的，包含了多種不同的工作流程，如水文地質測量、沉降觀測、電力選線、變形控制等。地面激光雷達和機載激光雷達就是解決這類問題的有效方法。利用數碼相片獲得紋理信息，并與構筑物模型實現疊加，以構建三維模型，可有效實現對景觀的規劃分析、物體保護、形變測量、規劃決策等。例如激光雷達技術在鐵路設計、公路設計中提供的高精度地面高程模型，可便于線路的設計與施工方法精確計算。在電力線路設計過程中，利用激光雷達技術的成果數據可以對整個線路有所了解，包括公共區域內的地物、地形等要素；在電路線維護或搶修時，根據電力線路中的激光雷達數據點，以及對應地面裸露點的高程，計算出任意位置線路距離地面的高度，方便維護與搶修；另外，在樹木的密集區內，也可利用激光雷達估算出需要砍伐樹木的面積與木材量。

2.3森林工業的應用

機載激光雷達系統最早應用的商業領域即森林工業，由于森林業發展與國土管理都需要森林及其樹冠下端地形的準確數據，而傳統技術中很難獲得樹高及樹的密度的精確信息。機載激光雷達與衛星成像不同，當利用這種技術勘測樹冠下的地形時，還可同時獲得樹的高度。在對數據的后處理中，獨立的激光返回值可分為地面返回值與植被返回值兩部分，并以此計算出更多林業相關信息，如樹高、材質、樹冠覆蓋以及生態環境等，這些都是傳統攝影測量或者地面測量無法獲得的信息內容。

2.4礦山測繪

當前，在生態文明社會構建的大背景下，中國礦業城市乃至整個礦業發展遇到了很大困境。特別是礦山生態環境惡化，礦業系統內的功能受到了一定限制，人力、物力、財力等資源都不能滿足礦業發展需求。為了解決以上問題，促進礦業發展，必須重視數字礦山構建工作，利用數字礦山來推動礦業可持續發展。進行數字礦山構建時，利用激光雷達測繪技術中的雷達數據濾波獲取礦區數據，模擬建立礦區的地面三維模型。然后，基于這一地面模型合理規劃礦區內的建筑物分布，實現礦區合理分布。同時，提取礦山建筑物的頂面信息，建構建筑物的三維模型。對礦山的地面模型和建筑模型進行組合建模、匹配融合，形成完整的礦山三維數字模型，從而為礦山管理、修繕、采礦等工作決策提供有力支持。如，利用礦山三維數字模型評估礦山塌陷區的經濟與生態環境、調查礦區建筑物和土地沉降等，方便礦山工作人員進行后續的管理工作，做好礦山經營管理和生態環保工作。

2.5電力傳輸與管道布圖

在直升機平臺上工作的激光雷達系統，最適用于測量傳輸線路。由于直升機可以沿著電力線或者管道傳輸的走廊飛行，比固定翼飛機節約成本，并且直升機可以隨時根據需要調整高度和速度，以獲得更為精準的數據。如果在激光雷達應用平臺中同時使用錄像機、數字相機及其他傳感設備，既可實現激光雷達測量，也可同步進行線路檢查及制圖工作。

2.6城市規劃上的應用

隨著社會的發展，城市化的進步，城市中許多地方都需要進行城市規劃。進入2l世紀的我國，科技上發展了高新技術產業的數字化工業，同時，在城市進行重新規劃時，更需要數字化工業。激光雷達技術可以將城市規劃中的數字化建設得到全新的技術提升以及改進。

3結束語

綜上所述，相較于傳統測繪技術，激光雷達測繪技術具有高效率、高精確度以及應用范圍廣等多方面的優勢。將其應用到實際的工程測繪工作中可以有效提高測繪效率以及測繪質量，從而獲得比較準確的測量數據，進而在一定程度上促進我國工程測繪工作的進一步發展。經過本文的分析可以看出，激光雷達測繪技術的應用前景非常廣泛，隨著我國科學技術水平的不斷提高，激光雷達測繪技術也會逐漸完善與成熟，在越來越多的領域得到應用。

參考文獻：

[1]論激光雷達測繪技術在工程測繪中的重要性[J].張忠偉.通訊世界.2017（14）.

[2]激光雷達在林業科學研究中的進展[J].王靜東.現代農業研究.2018（05）.

[3]工程測繪中激光雷達測繪技術的運用[J].楊自海.信息化建設.2016（01）.

（作者單位：寧波經濟技術開發區誠慎測繪有限公司）

作者簡介：陳喜明，1974年02月，男，漢族，浙江寧波，中級工程師，研究方向：測繪。