工程測繪中激光雷達測繪技術探討

梅 煒

（貴州省有色金屬和核工業地質勘查局五總隊，貴州 安順 561000）

近年來，信息時代的到來改變了各行各業的發展方向，各種新型測繪技術的應用實現了工程測繪的現代化發展。激光雷達測繪技術是當前工程領域應用最為廣泛的技術，比如，在工程建筑、國防、航空等領域，激光雷達測繪技術可以充分發揮其技術優勢，滿足行業的精度要求。激光雷達測繪技術提高了測繪的精確性，在數據采集、處理等方面都充分應用了現代化的技術手段，促進了工程測繪領域的現代化發展。

1 激光雷達測繪技術的概述

1.1 激光雷達測繪技術的概念

激光雷達測繪技術的應用中，最為關鍵的是激光雷達，此激光雷達多為光頻波段雷達，從該種雷達的工作原理來看，其與微波雷達有著極高的相似性。在實際的運行中，光頻波段電磁波實現了探測信號向目標地點的傳輸，經由接收到的同波信號、發射信號等的對比，能夠有效獲得與目標所在空間位置相關的各種信息，通過這些信息的獲取，有效實現了對目標的識別與跟蹤。激光測距機是激光雷達的簡化形式，其在實際的工作過程中，主要是以激光測繪技術為基礎，能夠有效實現各種目標的探測，通過對目標實體的識別與跟蹤，能夠為工程實踐等提供科學的參考。由于激光雷達的多樣性，在實際的探測任務中，往往需要根據目標的具體情況與探測任務等，科學進行激光雷達類型的選擇。

1.2 激光雷達測繪技術的工作原理

激光雷達是激光探測與測距系統的簡稱，它通過測定傳感器發出的激光在傳感器與目標物體之間的傳播距離，分析目標地物表面的反射能量大小，反射波譜的幅度、頻率和相位等信息，進行目標定位信息的精確解算，從而呈現目標物精確的三維結構信息。激光雷達主要分為兩種，一種是脈沖式測距，另一種是相位式測距。脈沖式測距通過激光器發射瞬時脈沖，并記錄返回信號與發射信號的時間差直接來測定距離；而相位式測距是一種連續波的工作機制，通過記錄反射波和發射波之間的相位差間接來測定距離。

2 激光雷達測試測繪技術優勢與種類

2.1 激光發射機技術

近年來，隨著激光雷達技術應用領域的逐步擴大，在測繪工程中，激光雷達發射機所選擇的光源多為氣體激光器、半導體泵浦固體激光器。半導體激光器內包含的工作物質、激勵方式等都相對多樣，這就使得在將其作為發射機選擇光源的過程中，激光雷達的性能參數、輸出功率等更為科學，實現了系統的優化。此外，半導體泵浦固體激光器本身的量子效率較高，且其質量相對較輕、體積小，在實際的測繪工作中，其光束質量相對較高，因此，其在很多工程領域有著極為普遍的應用。

2.2 空間掃描技術

激光雷達測繪技術的應用中，空間掃描技術是其中的關鍵技術，當掃描方式確定以后，其掃描技術往往包含了掃描體制與非掃描體制兩種。從當前的應用來看，掃描體制的應用相對較多，尤其是機械掃描方式的應用，具有極高的掃描頻率。在機械掃描方式的應用中，由于機械結構等往往存在著一定的差異性，這就使得在掃描以后，所獲得的掃描圖樣等也存在著一定的差別。

2.3 終端信息的處理技術

對激光雷達測繪技術而言，終端信息處理技術極為重要，其在實際的測繪工作中，起著重要的數據獲取、處理等作用。比如，在激光雷達測繪技術的應用中，各個傳動機構、掃描機、激光器等必須要實現同步與協調，方能夠實現對終端處理信息技術的有效應用，發揮其在信息數據獲取等方面的重要作用。但是，在該技術的應用過程中，要重視重構系統內的三維圖像數據，借助于先進的數據處理等手段，以實現對系統內數據信息的有效利用，發揮最大的數據價值。當前，在系統的設計過程中，要充分發揮計算機技術等的優勢，并實現與集成電路之間的連接。

3 工程測繪中激光雷達測繪技術的應用

3.1 基礎測繪

近年來，激光雷達測繪技術在很多工程領域得到了應用，比如基礎測繪中，首先要對被測實體的數字影像等加以反映與切割，進而根據這些信息建立初步的測繪地圖。因此，在基礎測繪的實施過程中，航空攝影測量等是其中的核心技術與關鍵環節。在航空攝影操作等環節相對具有一定的復雜性，為了提高測繪的整體精度，有關測繪人員在實施基礎測繪之前，要根據測繪的目標范圍，科學進行測繪方案等的選擇與設計，從而使得在測繪的過程中，相關人員能夠以三維坐標方式來進行地面三維坐標的精準定位。激光雷達技術在基礎測繪領域的應用，可以為有關測繪人員提供精準的地面三維坐標信息，這種信息的獲取有效實現了高精度影像微分糾正處理，使得在測繪過程中不需要根據數字攝影測量的方式來獲得數字正射影像，在一定程度上使得基礎測繪的流程逐步減少，實現了測繪成本等的有效控制，提高了測繪的整體效率。此外，激光雷達測繪技術的應用過程中，通過高精度激光點云數據，有效實現了地面實體的三維信息獲取，保障了基礎測繪數據的完整性與精確性。

3.2 精密測繪

在一些工程測繪領域，對于測繪數據的精度等有著較高的要求，尤其是在精密測繪中，激光雷達測繪技術可以充分發揮其技術優勢。在我國，精密測繪往往包含了水文測量、電力選線、文物考古等，在這些工程領域，測繪工作往往需要獲取三維坐標等數據，尤其是在地底與水下作業環節，由于其對于測繪精度有著較高的要求，傳統的測繪技術受到技術限制，無法獲得準確的測繪數據。在這種情況下，激光雷達測繪技術的應用具有明顯的優勢。在復雜地形、惡劣自然條件下，該測繪技術依舊能夠順利開展相應的測繪工作，并能夠及時有效地獲得被測實體的數據信息。比如，在鐵路設計中，激光雷達測繪技術的應用可以幫助有關的工程人員及時獲得鐵路沿線的相關信息，包含公共區域內地形要素的勘測等，借助于激光雷達測繪技術，能夠及時獲得鐵路各個地段內的相關數據，這些測繪結果，為后期工程項目的實施中數字高程模型的建立等提供了重要的參考，使得鐵路路線的設計更為科學，有效保障了工程項目的順利實施。再比如，在電力選線的設計上，通過激光雷達測繪技術，有關人員可以及時進行線路布局信息的獲取，進而在后期的線路維護與搶修環節，充分應用激光雷達所獲得的測繪數據，實現線路與地面距離的精準計算。在樹木密集區域內，激光雷達測繪的技術優勢更為明顯。與傳統的測繪技術相比，激光雷達測繪技術具有更高的靈活性，有關人員應用此測繪數據，能夠實現對工程現場的實時監測。

3.3 礦山測繪

近年來，隨著我國經濟社會的快速發展，生產生活中對于各類礦山資源的需求量逐步增加。而在礦山資源的開發過程中，如果在開采的過程中不注重對先進開采技術的應用，就會導致在礦產資源的開發過程中，存在著對周邊環境的破壞，引發更為嚴重的生態環境問題。因此，在礦山行業的發展過程中，為改變這種局面，一些礦山企業逐步引入了一些先進的開采技術，并在開采過程中遵循可持續發展的理念，逐步加快了數字礦山建設。數字礦山建設的過程中，激光雷達測繪技術的應用能夠發揮極好的技術效果，通過應用此測繪技術，有關開采人員可以根據此測繪數據掌握礦區地表地下的全面信息。通過激光雷達測繪技術，構建三維虛擬礦山模型，實現對礦區開采的指導。在數字化礦山建設中，激光雷達測繪技術有效提高了礦山信息的可靠性，保障了礦區生態環境評價的科學性，有效預防了礦山開采中各種災害的發生。

3.4 城市工程測繪

近年來，隨著我國城市化進程的加快，各個城市逐步推進了智慧城市建設，在智慧城市建設中，最為關鍵的就是城市相關信息的獲取。對城市而言，其包含的數據種類較多、且數據量龐大，因此，對城市測繪而言，其任務繁重，在測繪過程中需要投入大量的人力、物力等資源。當前，隨著激光雷達測繪技術的進步，在城市測繪中，該技術充分發揮了其在測繪工程中的技術優勢，節約了測繪資源，提高了測繪的工作效率等，有效保障了測繪工作的順利進行，為城市建設與發展提供了重要的數據支撐，加快推進了城市的現代化發展。

4 結束語

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?；诩す饫走_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。