工程測繪中激光雷達測繪技術的應用研究

王華 周洋 穆斌

【摘 要】在我國科學技術持續發展的過程中，數碼技術作為一種先進的技術在工程測繪工作中得到了廣泛應用，特別是對于激光雷達測繪技術的應用，促使工程測繪數據的準確性大大提高。基于此，本文首先闡述激光雷達測繪技術在工程測繪中的具體應用，并在此基礎上結合具體的案例進行進一步分析。

【關鍵詞】工程測繪；激光雷達測繪技術；應用

【中圖分類號】P258 【文獻標識碼】A

目前，在工程測繪工作的開展過程中廣泛應用了各種類型的先進技術，激光雷達測繪技術就是一種比較典型的技術。對于這種技術的應用，進一步提高了工程測繪的工作質量與工作效率。通常情況下，要想準確了解工程測繪中的空間位置，測繪人員就應該要對具體的點位進行測繪，而對于激光雷達測繪技術中GPS系統的應用能夠幫助測繪人員準確找出所需的空間位置信息，并進行有效的處理。

一、激光雷達測繪技術概述

激光雷達測繪技術主要包括計算機系統、激光系統兩部分。其中，激光系統負責向外供給激光脈沖，計算機系統則負責數據的存儲、處理等工作。在工程測繪工作操作中，激光雷達測繪技術先獲得測繪目標的空間三維坐標，再利用計算機系統處理測繪目標耳朵數字攝像片，得到測繪目標的實體三維模型，進而真實地展現目標工程的所有物體。激光雷達測繪技術通過電磁波發射探測信號，當探測信號到達測繪目標所在地后，快速返回測繪目標信號，然后對發射信號與返回信號進行對比分析，借此了解測繪目標信息，如高度、距離等。而且，激光雷達測繪技術包括連續波激光雷達技術、脈沖激光雷達技術等，不僅能了解測繪目標的靜態信息，還可以跟蹤、探測測繪目標的動態信息，形成的工程測繪結果十分完整。【1】

作為目前最先進的洲際地形圖測繪技術，激光雷達測繪技術與傳統的人工測繪方式相比，具備精度高、速度快、工作周期短等顯著優勢，是一種先進、高效、簡單、低成本的測繪技術。其在工程測繪領域中的應用，勢必顯著提升工程測繪技術水平，不僅能保證測量結果精確，還能促進工程測繪事業發展。

二、激光雷達測繪技術在工程測繪中的應用

（一）基礎測繪

基礎測繪作為測繪工程工作的基本目的和要求，主要是為了完成搜集整理所需測繪對象的基本信息。在基礎測繪階段，需要完成測制地圖的工作，收集所反映出的數字影像并對其進行分區域的分析。在測繪工程中，數字攝影測量是一項非常復雜的工作內容，必須要嚴格規劃設計測量程序，精確安排基本的測量路線。在實際應用中，激光雷達技術通過采用數字三維坐標方式，有效地定位地面三維坐標，使整個測繪工作更加精準高效。測繪時通過機載激光雷達技術能夠準確得出測繪對象的地面三維坐標，實現了高精度影像微分糾正的要求，生產數字正射影像工作變得不再繁瑣復雜，大大降低了生產成本，從而實現生產規模的擴大。且通過激光測繪技術，可直觀地反映出物體、植被的三維信息，有效地提升了基礎測繪的精確性和準確性，從而使所測繪得出的數據更加真實可靠，為進一步的工程提供參考。

（二）精密工程的測量

精密工程的測量工作離不開工程測繪中激光雷達測繪技術的支撐。激光雷達測繪技術可以將測量目標收集起來，然后對目標的各種地貌信息進行描述，而工作人員就可以利用這些描述來完成精密工程的測量工作。精密工程中包含了許多種類的工作，比較常見的有沉降測量和考古工作等，這些工作中都可以利用地面激光雷達來獲取實際的地形地貌信息，最終工作人員就可以根據獲得的信息來構建出建筑物模型，進而做好后期作業的前期規劃工作。除此之外，精密工程中還包括選擇線路的工作，其中就有鐵路的選線工作，所有的選線工作中都可以利用機載激光雷達來方便后期施工中的精密作業。【2】

（三）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。

（四）林業工程測繪

通過收集這些數據，就可對測繪地是否適合展開林業工程做出判斷，防止因隱患問題導致更嚴重的后果產生。由于激光雷達技術在林業工程測繪上的優勢，目前，其已被廣泛使用，通過其高精度，林業從業人員往往能夠找到十分適宜種植的土地，大大減少了虧損。在選擇伐木地時，通過激光雷達技術，也可較好地判斷出哪些區域的樹木砍伐之后不會影響到周圍動植物的生長，這也幫助維持了生態平衡。

三、激光雷達測繪技術應用實踐

激光雷達測繪技術在工程測繪中的應用廣泛，以高精度、高效益等技術優勢很好的滿足了工程測繪要求。鑒于激光雷達測繪技術在工程測繪中的應用十分廣泛，本文以工程建筑為例，對激光雷達測繪技術的應用實踐進行了分析，以便更進一步的深入了解激光雷達測繪技術。

（一）機載激光雷達系統的作用距離量測

以某工程建筑為測繪對象，在約5000m的能見度條件下通過機載激光雷達系統進行工程建筑測量，完成測繪目標成像。表1是能夠成像的最遠目標距離下的激光雷達的成像距離。從表1可以看出，機載激光雷達測繪系統在能見度10000m情況下的作用距離為2890m，高于指標要求的2700m，可以用于本工程建筑量測，這符合相關規范標準和要求。

（二）掃描均勻性量測

在工程建筑三維地形回測掃描成像中，機載激光雷達測繪系統主要利用掃描系統進行掃描成像。在這一過程中，雖然掃描均勻性不影響目標測量角度的準確性，但是對地形輪廓反映精度有重大影響。

機載激光雷達測繪系統中的掃描成像技術以激光雷達成像原理為基礎，先測量獲取測繪工程的若干個位置距離信息，再利用插值等圖像處理方法分析處理位置距離信息，形成工程建筑的三維圖形。在這一過程中，位置距離采樣點的均勻性對激光成像有著很大影響。一般情況下，采樣點布置越密集，采樣點信息利用率越高，建構的三維圖形約精確。為此，本工程建筑測繪要科學合理的布置采樣點，保證采樣點布置均勻，從而提高光束掃描的均勻性。

四、結束語

總之，激光雷達測繪技術的優點眾多，將它應用在工程測繪中能夠進一步提高工程測繪的質量與效率，并幫助測繪人員得到更多準確的測繪數據，促使我國工程測繪行業的更好發展。而且，在我國科學技術持續發展的過程中，這項技術必將更加成熟與完善，從而也就可以在更多的領域創造價值。

【參考文獻】

[1]張忠偉.論激光雷達測繪技術在工程測繪中的重要性[J].通訊世界，2017（14）：276-277.

[2]林揚波.高精度機載激光雷達技術在埃塞俄比亞鐵路測繪中的應用[J].鐵道建筑技術，2016，22（01）：85-89.