工程測繪中激光雷達測繪技術的應用

劉東亞

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。

關鍵詞：工程測繪;激光雷達測繪技術;應用

1 激光雷達測繪技術概述

激光雷達測繪技術，又稱為LIDAR，運用電磁波將信號發送給被測位置，通過將以往發送的信號和接收的信號作對比的過程，將被測對象的高度、寬度、距離以及物體處于靜止或者運動的狀況進行準確的計算，進而達到勘測和跟蹤被測對象的目的。激光雷達測繪技術可以在同一時間獲得三維的空間坐標，使其能夠達到同步進行的效果，利用RealWorks、Pointools、3dsMax等點云處理、建模軟件實現一套完善的數字模型。該先進的數字模型，可以獲得傳統測量方式不能測量的精準度高的三維空間數字信息，具有正確、速度快以及應用領域廣等特點。將激光雷達測繪技術和虛擬現實技術相結合，能夠全天候監測自然災害，比如：地震、旱澇等等，為賑災防災做出及時的預警，還可以在工程建設中應用，真正實現智能化管理交通安全系統，合理規劃城市整體布局以及進一步推進環保建設。

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。

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。

2 激光雷達測繪技術的基本原理

激光雷達測繪技術是通過光波完成各項測繪工作，發射光波距離較長，相對于常規容易受影響的光波而言，收集工作具有更強的安全性。當被測對象的表面接收到光波時，有些反射光能夠發射到雷達接收器上，雷達接收系統可以結合反射光的有關數據，將從光波到被測對象的實際距離計算出來。并且全球定位系統在激光雷達測繪系統中是至關重要的，其可以及時接收到激光雷達測繪系統所獲取的所有位置信息，而且可以準確定位被測對象的實際坐標，具有一定的精準性，通過測量兩個或者超過兩個的距離，可以結合被測對象的實際移動軌跡，進而獲得被測對象的移動速度。

3 激光雷達測繪技術在工程測繪中的應用

3.1 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。

3.2 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]

3.3 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。

3.4 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。

4 結語

與傳統的測量技術相比，激光雷達具有特殊性，能夠更加迅速的獲取高精度、全要素、高密度的空間信息，所以在應用上具有較強的先進性。隨著工程技術的進步和基礎數據要求的提高，激光雷達測繪技術勢必可以成為獲取三維空間信息的主要方法。隨著激光雷達測繪技術的不斷進步與發展，地面激光雷達、機載激光雷達等的應用會更加普及和廣泛，成本會逐漸降低，操作會更簡便，能夠在一定程度上推動工程測繪行業的技術發展。

參考文獻

[1]馬宏志.工程測繪中激光雷達測繪技術的應用探析[J].中國新技術新產品，2018（17）：8-9.

[2]郭首昌.淺析工程測繪中激光雷達測繪的應用[J].民營科技，2018（08）：42.

[3]賴維健.簡析工程測繪中激光雷達測繪技術的應用[J].建材與裝飾，2018（30）：235-236.

[4]范傳輝，曹久立，吳成秋.工程測繪中激光雷達測繪技術的應用探析[J].工程技術研究，2018（06）：77-78.

[5]王紹地.工程測繪中激光雷達測繪技術的應用[J].華北國土資源，2018（02）：81-82.