激光雷達技術在工程測繪中的應用

朱毅斌

福建省水產設計院，福建 福州 350003

在這個科技發達的時代，傳統的工程測繪技術已經不能滿足工程測繪的要求了，隨著信息化時代的發展，高科技手段被廣泛應用到工程測繪中。激光雷達測繪技術就是這樣一種科技含量極高的測繪技術，激光雷達測繪技術具有高精準、全方位、多維度、快速獲取信息的特征，受到工程測繪人員得喜愛和推崇，現今工程建設對工程技術的要求越來越高，在這種時代背景下，促進了激光雷達測繪技術的應用和發展。

1 激光雷達測繪技術的定義

激光雷達測繪技術是一種集成系統，是當代將激光、衛星定位系統、慣性導航系統、大數據集于一身典型的數碼測繪技術。激光雷達技術是通過衛星系統對測繪事物進行定位，通過激光系統向被測量的目標發射信號，在把反射回來的大量信號通過大型計算機與原信號進行快速對比、處理和儲存，分析出測量目標的高度、具體位置、運動形態等相關信息，并繪制出測量目標的3D 坐標并獲得真實性較高的數碼圖像。這些信息通過計算機進行處理后，就會呈現出測繪目標的三維立體的數據模型和目標的真實形態。激光雷達技術可以快速、簡單、準確的對測量目標進行定位并獲得3D 信息，這種新型的高科技技術和工程測繪的結合，是對傳統工程測繪模式的一次顛覆，這種先進的測繪技術通過利用計算機技術、大數據等對測量目標構造出數字模型，實現了對測量目標高效、精準的測繪目的［1］。

2 激光雷達測繪技術的優勢

2.1 測繪結果的精準性

激光雷達測繪技術在對測量目標的測量范圍和準確性跟傳統測繪技術相比都有很大程度的提升，尤其是測繪的準確性方面更是取得了質變的飛躍。每一副測繪地圖的形成都不是簡單一次測繪的結果，而是通過多次勘探測量、反復論證推演而繪制出來的結果。利用激光雷達測繪技術收集了基本數據的后初步形成測繪地圖的雛形，結合數字圖像的分析形成基礎測繪地圖，因此激光雷達測繪技術從精準性上是可以彌補傳統測繪技術的一些不足之處的。測量結果準確度給工程建設提供了良好的保障依據［2］。

2.2 測量信息的全面性

激光雷達測繪技術應用電磁波信號對測量目標進行測繪，由于電磁波信號具有很強的穿透力，通過激光發射機向被測量事物發射信號脈沖，再通過收集反射信號可以對測量目標的位置、空間、質量、體積、形態、運動路徑等要素進行全方位的測量和分析。激光雷達測繪技術依據被測物體的基本參數再結合距離、運動形態、周圍環境等因素，構建一個相對真實的三維物理模型。再結合數字化技術和現代先進的數碼技術形成一個更為直觀的虛擬數碼成像。激光雷達測繪技術的全面性、多方位、多角度的測繪技術大大豐富了工程建筑需要的信息，為工程建設的施工提供了更加全面的參考信息和模型。

2.3 測量信息的時效性

這個優勢對于不斷變化的測量目標更為明顯，激光雷達測繪技術的應用領域比較寬廣。有一些在測繪的過程中目標可能在自然環境隨時間的推移是不斷變化的，而激光雷達測繪技術是通過衛星定位系統對測量目標進行時時定位，可以有效的鎖定目標。不管測量物體的周圍環境還是本身的一些質量、體積參數的發生變化都會通過發生改變之后的信號反射回來，計算機會快速的對改變之后的信號進行收集、處理、存儲和分析，再次構建全新的3D 物理模型。比傳統測繪技術在信息變化方面靈敏度更高，提高信息時效性大大降低了環境變化給測繪結果帶來的影響。

3 工程測繪中激光雷達技術的應用

3.1 應用于大型精密測繪

我們通常所見的建筑工程測量、沉降測量和變形測量都屬于精密測繪工程。這些工程都對測量目標信息構建成的三維立體模型有較高的要求，需要精準的測繪數據做為支撐，而激光雷達測繪技術不但能夠快速準確的建立被測目標的三維立體模型而且可以利用數字圖像分析被測目標的紋理信息，在通過云數據將紋理信息與模型進行整合構建更精準的三維立體模型，能夠有效滿足大型精密測繪工程的需求。通過激光雷達測繪技術為精密工程建設的規劃、管理提供有效的信息支持，從而使精密工程能夠順利施工［3］。

3.2 應用于礦山和森林工業測繪

隨著我國經濟的飛速發展，人們生活水平的提高，人類對礦山等能量資源的需求也越來越大，但是礦山等能源開采給我們賴以生存的自然環境帶來了一定程度的破壞，礦產資源短缺，環保都是我們當今重點關注的問題，而通過使用激光雷達測繪技術可以有效的解決上述問題，此項技術可以對礦山區域進行全面的地面及地下信息的采集，并有效構建三維模型和數字模型，可以為礦山開采工程提供可靠的、有效的信息和模型，并對礦山經濟狀況以及生態環境進行科學、真實的繪制。森林覆蓋面較廣、種類繁多對測繪工作造成一定程度的影響，激光雷達測繪技術在勘測森林資源信息上起到很大的作用，通過實踐證明，激光雷達測繪技術在構建數字礦山和獲取森林資源信息方面都提供了非常大的支持，對此類工程建設都提供了有效的數據信息。

3.3 用于管道和電力系統建設

激光雷達系統在無人機上對城市的管道和電力系統進行檢測布控，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，為管道傳輸管道和電力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電力工程中的應用，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電力線路走廊。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量，對線路周邊得高建筑物、高植被、危險點等進行信息采集。為了保證后期電力線路的正常安全使用，可以利用機載激光雷達航拍測量技術定期對線路開展電力巡線工作，查看植被上、房屋下的安全隱患，通過構建的三維模型測量線路間的距離和地物與電力間的距離，可有有效的排除電力線路的安全隱患，從而保證線路的正常運作。

4 結束語

激光雷達測繪技術是當代科技發展的必然產物，是數字化、信息化、互聯網相互結合、彼此作用的高性能集成系統，經過本文闡述可知此項技術優點很多，應用廣泛，隨著專業人員的深入研究，激光雷達測繪技術逐漸成熟，也會被應用到更多的領域，而在工程測繪中的應用給測繪的效率和質量的提高都帶來了質的飛躍，也在一定程度上促進了我國工程測繪工作的快速發展。