工程測繪中激光雷達測繪技術的應用研究

檀成龍

（遼寧省基礎測繪院，遼寧錦州 121003）

工程測繪行業中的激光雷達測繪技術是非常先進的技術，應用效果非常好。在測繪行業，激光雷達測繪技術大大提高了測繪作業質量，降低了人工測繪不準確和大誤差的可能性，實現了工程建筑預測數據的準確性。把激光雷達測繪技術應用到工程測繪工作中，能夠讓工程測繪水平有極大的提升，對空間位置信息更加準確的確定，可對具體施工點進行測繪，運用測繪技能，獲取更多的空間位置信息，實現相關的位置信息處理。

一、激光雷達測繪技術概念及應用原理

1.概念

激光雷達技術主要組成部分是激光系統和計算機系統，激光系統提供外部激光脈沖，計算機系統存儲和處理海量信息數據，構建3D場景、目標空間獲取定位和拍攝的圖片可以借助網絡有序傳輸，實現目標場景和數據模型的雙向同步繪制，準確、快速地顯示目標并呈現給用戶。多功能精準數據信息工程測繪更加高效、客觀、真實、具體。

該技術的探測利用機載電磁波進行信號發射和回收，通過比較信號的發射和返回，記錄目標的高度、寬度、距離等數據。只要物體在運動，也可使用測繪技術來達到跟蹤效果。

2.應用原理

激光雷達測繪技術在工程測繪中的應用，主要是利用最新的光頻段在測量區域傳輸和控制電磁波。通過傳輸區域的電磁波，可準確確定物體的高度和寬度的數據信息。

在工程測繪中，激光束可以直接撞擊物體表面，同時產生反射效應，雷達接收到反射光束，雷達內部系統計算距離。根據光束發射和收回時間計算物體的公式為D（距離）=C（光速）t/2（時間）。

與普通光波相比，激光的方向和顏色更簡單明了，干擾特性好，抗干擾能力強，所以用激光進行工程測繪獲得的數據會更多。GPS系統在激光雷達測繪技術的應用中也發揮了重要作用。

GPS系統接收到坐標信息后，可以計算出景區內激光點的X/Y/Z坐標。實際上，激光點云是由激光點匯聚形成，通過系統重構繪制為點云圖像，這與航空激光雷達系統測高原理相同。激光束的發射和返回頻率非常高，接收器的工作效率也很高，在光束返回過程中包含距離和高度等信息。

二、在工程測繪中激光雷達測繪技術的具體運用

1.基礎工程測繪

基本的測繪工作流程需要使用激光雷達測量技術，例如數字正射影像和數字線形圖。毫無疑問，數字正射影像必須有比較準確的三維技術。

例如，在地形的信息數據能夠獲取數字正射影像。數字攝影測量的流程非常復雜，測量操作的設計和技術標準非常高，要盡快創建圖像，不僅需要專業能力強的測量人員，還需要具備先進精密工作的高設備。這減少了對其他攝影測量技術的使用需求，降低了投入成本，有利于進行大規模的生產。

2.精密工程測繪

在水文、文化考古等工程中，信息數據的采集工作要求嚴格的工程測繪工作，同時還要尋找三維坐標或建立三維構造模型。合理地使用激光雷達技術，可以在數碼照片中獲取相應的坐標信息數據，并可以結合建筑施工模型構建三維施工模型，進行真正細致的分析測量工作。

例如，鐵路設計工作需要使用激光雷達技術來規劃和研究地面條件，這也是路線設計和某些任務的先決條件。激光雷達技術還可用于確定每條線路的具體情況，以確保整個電力項目的線路設計。激光雷達測繪技術也可用于精密工作，主要用于采集測量對象以及更好地定位和構建三維坐標模型。激光雷達測繪技術還可用于復雜的測繪任務，允許進行具體、逼真的景觀規劃，以促進目標保護操作并不斷改進決策操作。

3.進行數字高程建模

現階段，在建筑工程中經常會進行數字高程建模，優化建筑工程中的一些工作。建筑單位可以使用數字高程建模來監督整個建設項目的實際施工，全面了解施工過程中的土方量、地形能見度等各種因素，然后進行研究。

在建筑工程進行測繪的過程中，運用激光雷達測繪方法，可以快速獲取形影區域的數據，構建三維坐標。通過研究獲得的數據可以建立適合實際施工條件的數值高程模型，從而提高高程建模的效率，提高數值高程建模的精度。

4.電力系統工程測繪

在電力系統工程測繪中，經常會使用激光雷達來對線路進行測量。激光雷達系統不僅應用靈活，而且可以隨著直升機的飛行速度和高度進行隨意改變。這不僅能夠極大的降低輸入測量成本，還能夠有效地提升測量數據的準確性和工作效率。

除了通過測量任務提高精度和工作效率外，還需要將激光雷達測量技術與視頻記錄設備等方法相結合，完成電路驗證和原理圖繪制任務。

5.采礦工程調查

近年來，隨著人們環保意識的增強，逐漸意識到數字化礦山建設的重要性，應用該技術將有助于推動礦山工程可持續發展。

近年來，我國經濟的發展速度在不斷提升，對礦產資源的需求量也是在不斷的增加，對環境造成了嚴重影響，使用激光雷達測繪方法可以有效改變這種狀況，建設數字礦山。使用該技術，可以快速獲取相關信息和數據，并在此基礎上進行深入分析和研究，建立礦山模型，研究嚴重受損的礦山，將勘探地點作為測繪重點，以及現有的生態系統可以不斷改進，減少災害的發生。

6.數字城市建設

隨著科學技術的發展，城鎮化建設的重心正在向數字城市轉移，因此在實際運行中獲取準確的空間信息非常重要。這是因為，沒有數據支撐，就無法搭建數字城市平臺和框架，而以往測繪技術獲取的信息已不能滿足數字城市建設的高標準、嚴要求。

在此背景下，激光雷達的垂直技術可用于確定建設數字城市必不可少的空間信息，并確保數字正射影像的分辨率和準確性不成問題。在建設數字城市時，內置的虛擬化管理系統需要對整個城市進行覆蓋，構建城市的三維模型，只有這個模型中的數據真實、可靠、可衡量，數字城市才能真正實現。

然而，傳統的測繪方法很容易受外部環境的影響，對空間信息很難進行精確掌握。使用激光雷達測繪技術能夠對整個建筑物的很清晰的了解，確保工作效率并提高準確性。為了構建城市三維模型，可以把激光雷達測繪技術同其他軟件進行有效地結合，將相關的云數據轉化為模型測繪。

7.在林業中的應用

如今，生態環境保護已成為時代發展的重要主題，社會各界都在積極捍衛和發展生態環境保護。利用激光雷達技術可以為林業建設提供有效支持。例如，使用航空激光雷達系統，可以獲得有關植被的各種數據，如冠層下的地形、樹高和植被密度，同時還可以獲得相關植被的其他信息。

三、結語

與傳統測繪技術的應用相比，激光雷達測繪技術更加方便快捷，符合現代工程測繪技術發展的要求，能夠提供更加準確的數據?，F代工程測繪以及高分辨率圖像為工程測繪提供了有力支持。

在本文中，將激光雷達測繪技術應用于基礎測繪、精密工程測量、數字礦山建設、數字城市建設、林業產業應用等工程測量，為我國的經濟發展提供有力的理論依據。隨著科學技術的進步，激光雷達測繪技術的應用范圍也會不斷增加，能夠有效地推動我國各行業的發展。