工程测绘中激光雷达测绘技术的应用

杨晓磊

摘 要：当前我国的工程测绘当中激光雷达测绘技术的应用非常的广泛，并且和传统的工程测绘技术相比较，其不但有着比较高的精度以及准确性，在一定程度上也就因此提高了工程测绘的效率。但是由于激光雷达测绘技术在我国的发展起步比较晚，对于其数据处理方面还不是很成熟，所以我们需要在实际的测绘工程中加强深入研究，对其进行适当的完善和改进。

关键词：工程测绘；激光雷达；测绘技术；应用

1、激光雷达的工作原理

利用现代光频波段技术对所测量区域的电磁波进行传送和把控，是激光雷达测绘技术的主要工作原理。通过对电磁波的传送和收集，能够实现对物体的高度、距离和体积等数据进行准确的判断。相对于普通光波而言，激光具有方向性明显、颜色单纯、相干性特突出、抗外界干扰能力强等特点，因此，将激光利用与工程测绘能够达到较为理想的效果。在实际测绘工作中，激光的光束打在物体表面会产生反射效果，反射的光束被雷达所接收，雷达内部系统就可以根据光束发出和收回的时长对物体的距离进行计算。

另外，GPS系统也在其中发挥了重要作用。GPS系统在接收到坐标信息后，能够对激光点的X/Y/Z坐标进行景区的计算。事实上，所谓的激光云点，就是有由激光点汇聚而成，通过系统重构绘制成云点图像，这就是相当于是机载激光雷达系统测高的原理。

激光束发射和回传的频率非常的高，同时接收器也处于高效率的运转中，光束在回传的过程中，就包含了距离、高度等信息。在使用机载激光雷达系统时，设备所处位置高度的不同，其平面精度也会有所不同，10-30厘米的高程精度其平面精度可以达到约0.15-1米左右。

2、激光雷达测绘关键技术分析

2.1空间扫描技术

扫描方式分为扫描体制和非扫描体制，目前国内多采用扫描体制。应用最多的是机械扫描方式，扫描频率很高，能用不同机械结构得到不同扫描图样。二元光学式新兴重要分支，但目前工程应用还不成熟，扫描角度小，透过率也较低。

2.2激光发射机技术

现在，激光雷达发射机选择的光源主要是气体激光器和半导体泵浦固体激光器等。半导体激光器是一种小型化的激光器，工作物质几十种。主要激励方式有电泵式、电注入式和高能电子束。大部分是电注入激励。通过多年来研究，其得到了很大的发展。波长覆盖范围越来越大，各项的性能参数和输出功率也得到不断提到，应用在某些重要领域。半导体泵浦固体激光器优点是量子效率高，重量轻、体积小、稳定可靠、工作寿命长，输出地光束质量好，已经可以解决工程的应用问题，是发展最快、前景最好的激光器。目前气体激光器是一种种类最多，应用最广、输出的激光波长最丰富的激光器。优点是输出波长的范围很宽，气体光学均匀性好，输出光束质量较好，稳定性好等。

2.3终端信息的处理技术

该处理系统不仅要同步协调控制各个传动结构、扫描机、激光器和各个信号处理电路，还要处理从接收机送出信息，目标距离信息要努力获取，同时还要完成录取、产生及处理重构系统的三维图像数据。目前设计该系统主要采用计算机和大规模集成电路完成，用FPGA技术实现测距单元，同时还要采用精密测时的技术等。

2.4高灵敏度接收机的设计技术

接收单位由光电探测器、光学系统和回波检测处理电路等等组成，设计基本要求是：高回波探测概率、高接受灵敏度以及低的虚警率。工程应用中，要合理提高接收机的灵敏度来提高激光测距机性能。激光接收机核心部件是探测器，一定要合理选择使用探测器。由于雪崩光电二极管有可靠性好、体积小、内增益高等优点，首选用在工程中。

3、激光雷达测绘技术在工程测绘中的应用

3.1基础信息收集

工程测绘工作首先就是要对目标测绘地点进行基础数据的收集，因此在工程测绘中进行激光雷达测绘技术的应用，其首要的工作任务就是对基础信息进行收集，如形成数字影像、形成测绘地图的雏形等。激光雷达测绘技术其在速度与精确度上有着突出的表现，因此在进行基础信息收集的过程中，其可以有效的对传统测绘技术中的一些不足进行完善，使得基础测绘工作的完成更加的高效快捷。

3.2精密信息测量

除了一些基础信息的收集与整合外，在进行工程测绘工作的过程中，有时还要进行一些高精密的测量工作，这些测量工作单靠传统的测量技术很难有效的完成，因此需要激光雷达测绘技术给予一定的支持，工程施工地区可能存在着一些具有代表性的景观或者植被等，在进行施工的过程中如不进行有效的规划就很可能对施工地区的景观造成一定的破坏。激光雷达测绘技术在应用的过程中，对于施工地点内部的景观进行了全面的分析，对于一些需要进行保护的景观给予了划分并制定出了一定的保护策略，这对于完善全局规划，保护工程景观有着一定的帮助作用。

3.3进行数字高程建模

数字高程建模是近几年来工程施工过程中经常使用的一种建模方式，其可以使工程的施工更加的科学化，合理化。通过数字高程建模工程施工单位可以对具体施工过程中的各项施工因素进行分析与明确，例如施工过程中土方量的统计，地形通视情况的掌握等。将激光雷达测绘技术应用到工程测绘工作中，其可以借助激光点的应用迅速的对工程区域进行数据的收集，并快速建立其三维坐标，通过数据的分析与整合，构建出符合工程施工需要的数字高程模型。这在一定程度上缩短了高程建模的速度，同时还可以最大限度的保障数字高程建模的准确性。

3.4模拟城市建设

建筑工程的施工是城市建设的一部分，为了使城市中建筑工程的施工更加的合理化，科學化，有关部门将激光雷达测绘技术进行了一定的推广，将其应用到了城市建设规划工作当中。通过激光雷达测绘技术的应用，有关部门可以对整个城市或是城市中想要进行规划的区域进行有效的测绘，并在数据收集全面后进行数字城市的建设，以此来对未来城市的发展规划进行模拟，为政府提供更加合理的城市建设方案。同时也为城市中建筑工程的展开提供了更大的保障，使其可以更加顺畅的投入建设当中。

3.5数字矿山的构建

数字矿山的建立既满足环境友好型、经济节约型社会需要也对促进矿山可持续发展具有重要作用近年来胧国矿业及矿业城市遇到了生存与发展的困境而矿山生态环境、资源枯竭等问题严重矿山系统内的功能受到局限矿山的人力、物力、财力都有所影响若想解决这些问题必须加强对数字矿山的重视。

总结

激光雷达测绘技术在工程测绘中有着广泛的应用，其不仅可以对传统工程测绘技术进行一定的完善，同时还对工程测绘技术进行了一定的发展，使得工程测绘工作在工程施工过程中发挥出更大的作用。

参考文献

[1]熊奇，李朝辉.探析工程测绘中激光雷达测绘技术的应用.[J]科技展望，2015（05）

[2]胡泽鹏，潘孝慈，刘桂永.探析工程测绘中激光雷达测绘技术的应用.[J]科技致富向导，2014（06）

[3]王猛.工程测绘中激光雷达测绘技术的应用分析.[J]建筑工程技术与设计，2014（35）

[4]胡泽鹏，潘孝慈，刘桂永.简析工程测绘中激光雷达测绘技术的应用.[J]科技致富向导，2014（12）

（作者单位：邯郸市鑫发地理信息工程有限公司）