工程測繪中激光雷達測繪技術的應用策略分析

張毅

沈陽祺鵬集團有限公司 遼寧沈陽 110141

隨著測繪專業的不斷發展以及各領域科技水平的不斷進步，越來越多的新技術、新方法投入到了測繪工作當中，三維掃描技術在測繪工作中的應用現已起步，該技術運用激光測距原理實現測繪點定位，可以在短時間內采集大量測繪點位的距離和角度，實現海量點位坐標采集，具有高效、準確等諸多優勢。但該技術目前更多應用于地形、地貌、地面設施等平面測繪工作，對于物、構筑物等大體積復雜結構的測繪應用較少，主要由于三維掃描儀縱向位置變化及角度變化難度較大，隨著搭載式云臺技術的不斷進步，該問題得到了有效解決，三維掃描技術的應用范圍也隨之擴大，被各行業所廣泛應用。因此，借助三維掃描技術實現測繪，可以很好地發揮其自動化、數字化程度較高，相對于傳統的全站儀、水準儀等測繪手段其精度高、效率高、節約人力成本，數據交互性好等諸多優勢，運用合理的方法與技術手段，將雷達運用到大體積復雜結構的測繪工作中，將很好地提高測繪工作的質量和效率[1]。

1 概念

激光雷達測繪也被叫作LIDAR技術，通過電磁波把信號傳遞至被測位置，將傳遞的信號與接收的信號進行比較的過程，把被測對象寬度、高度、距離與物體處在靜止或運動的情況加以正確計算，從而實現勘測與跟蹤被測對象。激光雷達測繪技術能夠在相同時間得到三維空間坐標，讓其可以實現同步開展的效果，借助Pointools、RealWorks等點云處理，建模軟件健全數字模型。這種先進的數字模型，能夠得到以往測繪方法無法測繪的準確度高的三維空間數字信息，有著速度快、精準且運用范圍甚廣等優點。把激光雷達測繪與虛擬現實相融，可以二十四小時監測自然災害，譬如說干旱、洪澇、地震災害等，可以為防災救災進行實時預警，還能夠運用于工程建設中，從而將智能化管理交通安全系統目標實現，科學規劃城市布局，并且深入推動環境保護建設[2]。

2 工程測繪中激光雷達測繪技術的應用策略分析

2.1 用于管道和系統建設

激光雷達系統在無人機上對城市的管道和系統進行檢測布控，現將無數的激光脈沖因無人機體積較小可以沿著管道傳輸和電線傳輸的回廊內飛行，這種方式不但成本低而且還能夠及時調整飛機的飛行速度和高度，通過激光雷達系統和數碼攝像機連同一些傳感器一起進行聯合作用會獲取更加精準的數據信息，為管道傳輸管道和線路管道的布控繪制出有效、精準的線路圖。例如：機載激光雷達技術在工程中的應用，首先對激光雷達采集到的激光點云數據和數碼影像進行全面的轉化，生成數字正射影像圖和數字高程模型，將上述模型和影像圖進行疊加構建一個三維立體場景的線路走廊。讓電路設計師在這個三維場景中構建最優的電路線路，在平斷面測圖方面運用機載激光雷達技術進行高程測繪，對線路周邊得高物、高植被、危險點等進行信息采集。為了保證后期線路的正常安全使用，可以利用機載激光雷達航拍測繪技術定期對線路開展巡線工作，查看植被上、房屋下的安全隱患，通過構建的三維模型測繪線路間的距離和地物與間的距離，可有有效的排除線路的安全隱患，從而保證線路的正常運作[3]。

2.2 在可視化管理方面的應用

我國企業在線路系統識別和管理方面，長期以來一直使用基于二維坐標的GIS系統，這種以二維為核心、采取幾何圖形方式表現出來的測繪圖并不能真實展現出線路、桿塔等設備或者設施周邊的具體情況，對于自然環境、地形地貌的描述比較抽象，對于管理、觀測、檢修人員的綜合素質有著較高的要求，而且容易因圖層疊加而忽視個別細節，從而導致電網系統的安全隱患未能在第一時間被發現和解決。

2.3 礦山工程

在現代生態文明發展背景下，我國礦產行業在測繪時期有一些難度，尤其是在生態環境較為惡劣的礦山上，測繪過程會遭到空間上的限制，如若要充分滿足礦產行業發展要求，就必須要投入很多的財力、物資、人力等，如此不但會花費過多的時間與精力，而且也有可能根本不能夠達到理想中的效果。要想有效解決人力不能為的問題，運用激光雷達測繪，通過數字礦山促進礦業健康穩定發展。在礦山工程中必須要測繪的參數涵蓋了礦產資源分布、礦山地質分布等等。因為礦山環境比較復雜，有著諸多不確定性因素，假設通過人工開展實地勘測，很大概率會導致各種危險事故。特別是在路線勘探規劃方面，必須要在測繪中嚴格標記路線與路標等，同時要確保信息精準，才可以確保礦山工程勘探工作安全進行。

2.4 在輸電線路配電增容方面的應用

企業的輸電線路安裝工程，往往不能僅僅滿足于當前管轄范圍內用戶的用電需求，而要適當地進行擴容，從而有效應對未來用電客戶和用電量的增加。如果要滿足能源輸送的持續快速增長，最為直接同時效果也最為明顯的方案就是新增輸電線路。然而從當前企業的運行和技術上看，新增輸電線路不僅要額外增加大量的工程投入和資源耗損，更重要的是在線路選擇上將會愈發困難。在機載激光雷達技術的支持下，企業可以利用激光LIDAR測繪技術快速掃描并恢復線路走廊精確的地形、地物三維空間位置，并且能夠實時記錄作業時的環境變量信息。在此基礎上，借助計算機模擬提高荷載后的弧垂，進行弧垂對地距離安全檢測，從而為提高電線載流容量提供精準的數據依據。通過這種測繪，施工人員可以快速、精準地計算出現有電網線路當中哪些檔可以直接適應新的載荷要求，并且能夠安全、穩定地運行；而對于現有情況下不能適應輸電增容的檔，可以在測繪之后進行相應的計算，采取移動電線桿、電塔位置、更換部分設備或者設施、清除部分樹木植被等方式，提高輸電線路的載荷容量。

3 結語

激光雷達測繪技術的出現，突破了傳統測繪技術的局限性，可以更為快速、準確地獲得被測實體的三維坐標信息，為工程實踐等提供重要的數據參考。基于激光雷達測繪技術的先進性，該種測繪技術在很多領域都得到了極為普遍的應用，實現了工程測繪領域的變革，推動了工程測繪的現代化發展。