工程測繪中激光雷達測繪技術的應用探究

付帥 閆勇

摘 要：現代工程測繪中，假如采用傳統的測量方式，非常容易出現控點布設困難、影響之見匹配度不高的狀況，繼而影響工程測繪最終效果，所以，對工程測繪技術進行優化非常必要。本文對激光雷達測繪技術在工程測繪領域中的應用展開了分析和探討，旨在給同行業工作人員提供一些借鑒與參考。

關鍵詞：工程測繪;機載激光雷達技術;實際應用

機載激光雷達測繪技術可以對三維空間的地理信息數據進行快速采集，尤其是對于地處偏遠的工程來說，由于地形復雜、地勢陡峭，人工無法到達的區域進行測繪效果非常明顯。機載激光雷達測繪技術發展處于初期階段，并沒有完整的技術標準，所以在實際測繪過程中必須要根據機載激光雷達測繪技術的實際情況進行分析，并且結合項目工程案例的實際情況，進行重點考察。

1.機載激光雷達測量技術

機載激光雷達測量技術，通過集成激光測距系統、GPS 全球定位系統以及慣性導航系統為飛行平臺提供位置導航，并且能夠實時根據激光發射接收時間來測定被測物體與激光頭之間的距離，利用慣導數據對發射角獲得被測物點相對位置，判斷地面三維信息。

2.機載激光雷達測繪技術主要的優點和功能

由于大多數的地處偏遠的工程分布在植被茂密地形地勢陡峭、氣象復雜、交通條件不便的區域，在采用傳統測量技術是不僅需要耗費大量的人力物力，而且測繪精度也不夠準確。通過運用機載激光雷達測量技術能夠透過植被茂密區域發射光速，并且獲得樹冠、樹干、灌木以及地面等多個物體表面的反射回波，根據這些回波進行濾波分析，能夠直接建立植被茂密地區的地表數據信息，并且根據反射信息來判斷項目建設區域的主要地形地貌特征，為工程項目施工規劃提供重要的參考。與傳統的航空攝影測量技術相比較來看，機載激光雷達測量技術，只需要通過單一的視角就能夠快速準確的獲得三維立體坐標，也不需要交叉交匯就能夠保證數據連續準確的繪制提高工程測量的效率此外，機載激光雷達主要以激光作為介質，利用主動的方式對激光發射和接收進行判斷，不受太陽輻射角和陰影的干擾，所以在高山地區以及陰影位置比較大的區域進行數據采集完全沒有影響。

通過利用機載激光雷達測繪系統能夠實現自動繪制三維點坐標的功能，所以可以有效的提高工程數據測量的精準度和整體效率，即使掃描到地物上的點，也能夠保證落到地面上的點數量準確無誤。

3.機載激光雷達技術的具體應用

3.1 數據采集

利用機載激光雷達測繪系統進行數據采集時，主要通過航拍系統對不同的激光掃描頻率以及航高不同的平面高程進行判斷，通過定位定姿系統，數據預處理系統等軟件，對掃描到的數據信息進行及時的處理。

3.2 項目實施階段

在機載激光雷達測繪技術開始測試之前，最主要的就是對設備集成。進行拆裝保證慣導單元與掃描儀和相機之間形成穩定的角度。由于在設備長時間運輸過程中可能會出現偏移，所以必須要加強對于設備參數進行校正，在設備校正的過程中，必須要對慣導單元掃描儀和相機中心間的偏移位置進行改正，在校驗完成之后保證地面控制點與激光點的數據精度符合測繪要求。

3.3 數據采集

在正式開始測繪的過程中，首先要根據被測試區域的具體空域條件和氣象條件進行判斷，在允許采集之后必須要保證從起飛到最后降落的運行時間，嚴格按照規定進行飛行測量

3.4 點云處理

在對機載激光雷達航攝系統采集到的數據信息進行收集與整理之后通過Trimble Applanix 軟件進行解算，對飛行的軌跡姿態數據進行拆分解算，在解算完成之后可以利用拼接模塊對航帶的點源數據進行拼接，由于在慣導系統運行過程中可能會出現誤差，所以不同平面之間激光點云一定會存在著拼接誤差的情況，為此必須要加強對航帶之間的匹配，在實際拼接過程中必須要保證水平面之間的最小傾角，最大面點距以及最小點數等相關參數快速的匹配，及時調整巡航線參數，保證掃描數據控制點的精準程度。

在三維激光點云數據分析的過程中，采用濾波算法能夠快速剝離地面建筑物以及其他的信息，并且繪制成不同的地形地表數據圖，而且由于激光自身具有多回波和易穿透的特點，在植被茂密地區進行激光雷達采集的過程中，也能夠對原始的數據進行全面的分析與整合，在激光點云數據濾波時必須要基于若干相關信息構建判別規則，根據這些判斷規則，從點云數據中分析地物點、飛地物點，并且將飛機誤點進行過濾，保證所有的電源數據都屬于地面點。在點云數據濾波處理的過程中，必須要在一定范圍內對自然地形變化而引起的相對位置變化進行判斷，通過利用噪聲點濾波技術將明顯低于地面的點或者點群，以及明顯高于地表目標點或點群進行分離。通過利用電源自動歸類的功能，對所有的演員數據進行濾波處理，分離植被地物點，而且將所有分離出的地面點建立TIA，并且對高層突變區域進行自動歸類。

3.5 影像處理

在機載激光雷達數據獲取完成之后，必須要針對當前社區的實際狀況，建立三角測量，并且每一個三角測量區都應該加密編寫，與測區的邊界銜接，根據《水利水電工程測量規范》SL-197-2013，在空三測量的過程中，應該劃分為六個區域進行，在平差計算的過程中，通過對連接點進行出差計算并且剔除檢測出的粗差點。通過對定向精度以及區域網平差計算進行加密分析，利用空三測量匹配結果可以生成正射影像，并且對相鄰的數字正射影區域進行色彩、亮度以及對比度的調節，能夠讓整個影像更加的平衡，顯示更多細節。

3.6 精度分析

在精度分析的過程中可以分為點云精度和地形圖精度，點云精度主要針對建筑物的提取面進行判斷，將提取出的側面投影到水平面上，根據建筑物的相鄰或相交側面進行分析，激光電源高程精度的主要檢測方法，可以采用激光點云數據，形成地面模型以及高程點的比較誤差進行計算，在點云精度調整的過程中，可以利用不同的測區來檢查不同的分布點，保證高程精度符合要求。在對地形圖精度進行檢查時，可以利用外業實測檢查點的方式判斷地形圖標準精，只有保證地形圖的平面坐標與高程精度符合要求，才能夠說明地形圖的精度與實際情況保持一致。

結語

綜上所述，通過本文對機載激光雷達技術在工程項目中的應用情況進行分析，表明該技術能夠有效提高工程項目測量的整體質量，保證工程建設更加高效，具有非常高的推廣價值。

參考文獻

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