工程测绘中激光雷达测绘技术的应用探讨

摘要：随着国家科学技术的不断发展变化，数码技术随之得到广泛的应用，目前，一种数码测绘技术正在被广泛的运用，即激光雷达测绘技术。利用激光雷达测绘技术中的GPS系统就可以准确、便捷地获得工作人员所需要的空间位置信息，最终利用现代信息技术对相关位置信息进行处理。该技术的广泛应用使得我国的建筑工程在工程测绘上有了很大的发展前景，使工程测绘的过程更加简便快捷，并提高了数据的准确性。

关键词：激光雷达测绘；工程测绘；应用

1激光雷达测绘技术的工作原理

激光雷达测绘技术的系统主要是由INS与GPS一起组成的，可以用来得到数据的来源位置信息，并获取比较清晰的DEM，各项技术的相互配合可以有效分析出激光在物体上所留痕迹的所有信息。现阶段，科研人员已经成功地将地面上可以实现的各种效果应用到了水下工作中，水下探测任务的完成也需要应用到激光技术。相对来说，激光技术的测量功能的精度还是比较高的，其精度效果可以达到4cm以下。然而在实际的工程测绘中使用的雷达测绘技术除了会用到激光技术以外，往往还会用到惯性测量单位作为辅助来一起完成测绘任务。在激光雷达测绘系统中有一个接收系统以及一个单数窄带激光器。激光器可以产生和发射脉冲，并对物体表面进行快速的击打，然后将其发射回原来的位置，利用接收器来将收到的脉冲信息进行处理。接收器的对光脉冲的统计相对来说是比较准确的，可以在下一个光脉冲发射出来之前就将上一次脉冲的时间完整地记录下来。

2工程测绘中激光雷达测绘技术的应用

2.1基础测绘

基础测绘一般是通过测绘收集了解被测对象的基本信息，实现测绘工作的基本目标和任务。在基础测绘中，先要反映、切割被测对象的数字影像，再以此为基础形成初步的测绘地图。在这一过程中，数字摄影、测量是非常重要的一项工作，而且这些工作复杂、繁琐。为了保证测绘精度，要根据实际情况严格规划设计测绘线路、程序，利用三维坐标方式进行精准的地面三维坐标定位。激光雷达测绘技术可以精准的提供地面三维坐标，很好的满足了高精度影像微分纠正要求，不需要通过数字摄影测量就可以获得数字正射影像，既简化了测绘工作环节，也降低了工作成本。此外，激光雷达测绘采用高精度的激光点云数据，可以直接反映地物、植物等物体的三维信息，而这些都是基础测绘的必需信息，可为基础测绘提供可靠的判读信息。

2.2精密工程的测量

在目前的测绘工程项目中，很多的精密工程测量都是一个复杂、系统的工作模式，它设计到多方面的内容，如测量目标、三维立体坐标、三维物体模型等，因此整个测量工作的开展也是极为复杂和繁琐的，包含了多种不同的工作流程，如水文地质测量、沉降观测、电力选线、变形控制等。地面激光雷達和机载激光雷达就是解决这类问题的有效方法。利用数码相片获得纹理信息，并与构筑物模型实现叠加，以构建三维模型，可有效实现对景观的规划分析、物体保护、形变测量、规划决策等。例如激光雷达技术在铁路设计、公路设计中提供的高精度地面高程模型，可便于线路的设计与施工方法精确计算。在电力线路设计过程中，利用激光雷达技术的成果数据可以对整个线路有所了解，包括公共区域内的地物、地形等要素；在电路线维护或抢修时，根据电力线路中的激光雷达数据点，以及对应地面裸露点的高程，计算出任意位置线路距离地面的高度，方便维护与抢修；另外，在树木的密集区内，也可利用激光雷达估算出需要砍伐树木的面积与木材量。

2.3森林工业的应用

机载激光雷达系统最早应用的商业领域即森林工业，由于森林业发展与国土管理都需要森林及其树冠下端地形的准确数据，而传统技术中很难获得树高及树的密度的精确信息。机载激光雷达与卫星成像不同，当利用这种技术勘测树冠下的地形时，还可同时获得树的高度。在对数据的后处理中，独立的激光返回值可分为地面返回值与植被返回值两部分，并以此计算出更多林业相关信息，如树高、材质、树冠覆盖以及生态环境等，这些都是传统摄影测量或者地面测量无法获得的信息内容。

2.4矿山测绘

当前，在生态文明社会构建的大背景下，中国矿业城市乃至整个矿业发展遇到了很大困境。特别是矿山生态环境恶化，矿业系统内的功能受到了一定限制，人力、物力、财力等资源都不能满足矿业发展需求。为了解决以上问题，促进矿业发展，必须重视数字矿山构建工作，利用数字矿山来推动矿业可持续发展。进行数字矿山构建时，利用激光雷达测绘技术中的雷达数据滤波获取矿区数据，模拟建立矿区的地面三维模型。然后，基于这一地面模型合理规划矿区内的建筑物分布，实现矿区合理分布。同时，提取矿山建筑物的顶面信息，建构建筑物的三维模型。对矿山的地面模型和建筑模型进行组合建模、匹配融合，形成完整的矿山三维数字模型，从而为矿山管理、修缮、采矿等工作决策提供有力支持。如，利用矿山三维数字模型评估矿山塌陷区的经济与生态环境、调查矿区建筑物和土地沉降等，方便矿山工作人员进行后续的管理工作，做好矿山经营管理和生态环保工作。

2.5电力传输与管道布图

在直升机平台上工作的激光雷达系统，最适用于测量传输线路。由于直升机可以沿着电力线或者管道传输的走廊飞行，比固定翼飞机节约成本，并且直升机可以随时根据需要调整高度和速度，以获得更为精准的数据。如果在激光雷达应用平台中同时使用录像机、数字相机及其他传感设备，既可实现激光雷达测量，也可同步进行线路检查及制图工作。

2.6城市规划上的应用

随着社会的发展，城市化的进步，城市中许多地方都需要进行城市规划。进入2l世纪的我国，科技上发展了高新技术产业的数字化工业，同时，在城市进行重新规划时，更需要数字化工业。激光雷达技术可以将城市规划中的数字化建设得到全新的技术提升以及改进。

3结束语

综上所述，相较于传统测绘技术，激光雷达测绘技术具有高效率、高精确度以及应用范围广等多方面的优势。将其应用到实际的工程测绘工作中可以有效提高测绘效率以及测绘质量，从而获得比较准确的测量数据，进而在一定程度上促进我国工程测绘工作的进一步发展。经过本文的分析可以看出，激光雷达测绘技术的应用前景非常广泛，随着我国科学技术水平的不断提高，激光雷达测绘技术也会逐渐完善与成熟，在越来越多的领域得到应用。

参考文献：

[1]论激光雷达测绘技术在工程测绘中的重要性[J].张忠伟.通讯世界.2017（14）.

[2]激光雷达在林业科学研究中的进展[J].王静东.现代农业研究.2018（05）.

[3]工程测绘中激光雷达测绘技术的运用[J].杨自海.信息化建设.2016（01）.

（作者单位：宁波经济技术开发区诚慎测绘有限公司）

作者简介：陈喜明，1974年02月，男，汉族，浙江宁波，中级工程师，研究方向：测绘。