激光雷达测绘技术在工程测绘中的运用分析

钟振宇

摘要：激光技术在二十世纪八十年代取到了较快的发展，并随着我国建筑业的发展，激光技术广泛应用于建筑工程测绘中。激光技术随着现代技术的进步和创新，测量精度和自动化程度有了明显提高。激光雷达测绘技术经过无数试验研究，实现了激光雷达测绘技术系统的全面运行，现在并应用于各个工程测量工作中。从近年来激光雷达测绘技术不断地在建筑工程中的实践，激光雷达测绘技术在测量数据可视化、自动化程度及测量精度等方面，都要优越于我们之前传统的测量方式，激光雷达测绘技术在工程测绘中的运用不仅提高了建筑业的工作效率还减轻了非常大的劳动强度。

关键词：激光雷达测绘技术工程测绘应用

激光雷达测绘技术的英文缩写为LIDAR，这种技术属于高原理、高配置集成系统，激光雷达测绘技术在当今社会已成为数码测绘技术最具有代表性的技术。该测绘技术可准确、同步、快速的获取三维坐标，并利用实时拍摄出来的数码像片，以计算机重构技术实现大型实体和场景目标的3D数据模型。这样，能够快速实时的重现事物的形态特征，有效获取空间信息。在建筑工程实际测绘中，单独运用激光雷达测绘可能会存在测绘缺陷，这时可将其和其他技术结合使用。当然，怎样运用激光雷达测绘还需以建筑工程实际情况判断。工程测绘中，激光雷达测绘可应用在许多不同的方面，例如基础测绘、精密工程测量、电力传输与管道布图、森林工业的应用、快速获取数字高程模型、数字城市建设等方面。

1激光雷达测绘技术原理

激光雷达是测量具体事物时，运用相同光频的波段雷达以电磁波的形式发送到需要的测点上。根据激光雷达测绘技术返回的方式和速度，我们可以及时判断该位置的具体数据信息。就目前来看，激光雷达测绘最大的优势是，可以完成对待测物体的实时跟踪和对动态信息的掌握，也可以完成对待测物体的体积、距离及位置的测量，激光测距机这种测绘仪器就是根据这种原理研发的。由于形式的不同，雷达在不断的实践中，可以进行系统的分类。以不同形式的安装雷达平台，可分为地面雷达、航天雷达和机载雷达；而如果以不同的雷达发射波形，则分为连续波雷达、脉冲压缩雷达和脉冲雷达三类。相比较其他的光波，激光雷达方向性、单色性、相干性较好，不会受大气环境和太阳光线影响。距离测绘采用激光雷达能够提升采集數据的抗扰能力和可靠性。这种技术也为测绘工程、数字地图和GIS提供了空间坐标和三维模型的准确信息。

2激光雷达测绘技术在工程测绘中的运用

2.1基础测绘应用

基础测绘指的是在具体的工程测绘过程中的最基本的目的和基本要求的实施，工程测绘过程就是精确搜集、整理测物体信息。基础测绘开始阶段，要基本切割和反映数字影像，并做出初步测绘地图。一般而言，数字测量、摄影技术对测绘工程来讲是非常重要以及复杂的工作，要以测绘工程特征，精确规划设计测绘工程基本线路和程序。再进行检验后，激光雷达测绘能以数字三维坐标实现地面三维坐标定位。因为机载激光雷达的地面三维坐标，纠正了高精度的影像，让数字正射的影像实现容易很多，很大程度的降低了成本，因为不必要使用数字摄影测量平台，规模化生产在一般的遥感图像处理系统中就可以完成。除此之外，激光点云数据的高精度可以直接的反应植被以及地物等三维信，因此我们可以充分利用这些有效资源，不断地提高数据采集的质量以及效率，完成更加精确的测量和判读。测绘产品不仅有数字高程模型，还有数字线划地图DLG、“4D”产品、数字栅格地图（DRG）和数字正射影像（DOM）。当然，DLG、DOM产品若要快速运行，不能缺少高精度的三维信息引导和协助。

2.2测量精密工程

许多紧密工程测量，关系到采集测量目标。在这个过程中，要求有高精度的三维坐标。若是在施工时则要构建更为完整、精确的三维物体构架。如：文物考古、变形测量、建筑测量、沉降测量、水文测量、隧道测量、沉降测量、矿山及测量划分隧道线路和建筑工程。而在这一系列的测量过程中，许多实际性的问题都可以通过地面激光雷达和机载激光雷达得到最佳的解决。先统一配置在实践过程中收集整理的构筑物体模型、纹理信息，构建科学化的三维模型。而这也是在物体模型保护、景观调查和场景布局中的关键依据。比如激光雷达测绘，为铁路设计和公路设计提供了精确的地面高程模型，让线路设计和施工方法取得了准确计算。而在电力线路设计时，以激光雷达技术的数据和成果，可以对所有公共区域内的地物、地形因素有所了解。还可以利用激光雷达技术在密集的树林内，估算出要砍伐树木的木材量和面积，除此之外，在进行电路线维护或抢修时，依据相应地面裸露点的高程，以及电力线路上的激光雷达数据点，以此可以计算出任意位置线路与地面的距离和高度，这样就为维护与抢修提供了方便有效的方法。

2.3迅速获取数字高程模型

在激光雷达测绘中，特征最为明显的数据产品是激光点云数据，它具有高密度和高精度的特征。激光点云数据能快速及时的显示出清晰准确的点位，再加上人工交替处理和自动运行的方式，将人放射进植物、房屋、建筑物等中等的非地形目标上，统一滤波、分类和清除掉目标上的点云，随后便能构建出不规则式二角网TIN，并及时获取DEM。由于激光点很大，较为繁多，能够实现生产高精度、高分辨率的DEM。故此，激光雷达测绘可以快速采集DEM数据，效率也很高。该产品精确度完全可以实现多行业高程需要。

2.4数字城市建设的规划

随着科技的进步和经济的发展，自21世纪以来，我国多个地区积极构建数字城市建设，并把该项目作为信息化目标。数字城市基本平台、框架中的空间信息，属于城市建设规划中的重要内容。现阶段，通过运用激光雷达测绘，能够让数字正射影像、数字地面模型取得高分辨率、高精度的获取，为我们的数字城市建设规划和快速发展提供最重要的信息资源，这也是数字城市建设规划中的最大技术支持。

2.5森林工业中激光雷达测绘技术的应用

事实上，机载激光雷达最早应用在森林工业中，由于国土资源管理与森林业需要有森林地形和树木树冠下端的精确数据，以往的传统技术很难获取树密度和树高的精确信息。因为机载激光雷达和卫星的成像有区别，当我们使用激光雷达测绘技术不仅可以勘测树冠下的地形，同时也可以获得树高度的准确信息。在后期数据处理过程中，可以将激光返回值划分为两大部分，即地面返回值和植被返回值。根据这些数据可以计算出生态环境、树冠覆盖、材质以及树高等更多林业相关信息，这些都是之前传统的地面测量和摄影测量不可以做到的。

3结语

激光雷达测绘技术在不断地发展中，会类似其他的工程、科学技术，逐渐向自动化、智能化的方向发展。关于激光雷达测绘技术知识模块理论探讨研究，也经过长期的对生产实践问题的处理，也在慢慢的稳定的、成熟的发展。但是我国的激光雷达测绘技术相对于发达国家了解和掌握熟练程度还是有一定的距离，而且在激光雷达测绘技术的应用研究方面也是同国际发达国家相对比较落后的。所以我国的激光雷达测绘依旧有很广泛的发展前景和挖掘潜力。激光雷达测绘的后期工作中，会出现许多信息收集整理、处理数据和一系列的类似问题。而这些问题都要由我国科技人员不懈的实践和努力才能更好的处理。将激光雷达测绘应用在工程测绘领域，在今后能为我国国民经济建设提供高效率的服务，为日后的处理激光测高数据方法研究与激光测高技术应用研究提供了重要的理论价值和现实意义。

参考文献：

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