工程测绘中激光雷达测绘技术探讨

梅 炜

（贵州省有色金属和核工业地质勘查局五总队，贵州 安顺 561000）

近年来，信息时代的到来改变了各行各业的发展方向，各种新型测绘技术的应用实现了工程测绘的现代化发展。激光雷达测绘技术是当前工程领域应用最为广泛的技术，比如，在工程建筑、国防、航空等领域，激光雷达测绘技术可以充分发挥其技术优势，满足行业的精度要求。激光雷达测绘技术提高了测绘的精确性，在数据采集、处理等方面都充分应用了现代化的技术手段，促进了工程测绘领域的现代化发展。

1 激光雷达测绘技术的概述

1.1 激光雷达测绘技术的概念

激光雷达测绘技术的应用中，最为关键的是激光雷达，此激光雷达多为光频波段雷达，从该种雷达的工作原理来看，其与微波雷达有着极高的相似性。在实际的运行中，光频波段电磁波实现了探测信号向目标地点的传输，经由接收到的同波信号、发射信号等的对比，能够有效获得与目标所在空间位置相关的各种信息，通过这些信息的获取，有效实现了对目标的识别与跟踪。激光测距机是激光雷达的简化形式，其在实际的工作过程中，主要是以激光测绘技术为基础，能够有效实现各种目标的探测，通过对目标实体的识别与跟踪，能够为工程实践等提供科学的参考。由于激光雷达的多样性，在实际的探测任务中，往往需要根据目标的具体情况与探测任务等，科学进行激光雷达类型的选择。

1.2 激光雷达测绘技术的工作原理

激光雷达是激光探测与测距系统的简称，它通过测定传感器发出的激光在传感器与目标物体之间的传播距离，分析目标地物表面的反射能量大小，反射波谱的幅度、频率和相位等信息，进行目标定位信息的精确解算，从而呈现目标物精确的三维结构信息。激光雷达主要分为两种，一种是脉冲式测距，另一种是相位式测距。脉冲式测距通过激光器发射瞬时脉冲，并记录返回信号与发射信号的时间差直接来测定距离；而相位式测距是一种连续波的工作机制，通过记录反射波和发射波之间的相位差间接来测定距离。

2 激光雷达测试测绘技术优势与种类

2.1 激光发射机技术

近年来，随着激光雷达技术应用领域的逐步扩大，在测绘工程中，激光雷达发射机所选择的光源多为气体激光器、半导体泵浦固体激光器。半导体激光器内包含的工作物质、激励方式等都相对多样，这就使得在将其作为发射机选择光源的过程中，激光雷达的性能参数、输出功率等更为科学，实现了系统的优化。此外，半导体泵浦固体激光器本身的量子效率较高，且其质量相对较轻、体积小，在实际的测绘工作中，其光束质量相对较高，因此，其在很多工程领域有着极为普遍的应用。

2.2 空间扫描技术

激光雷达测绘技术的应用中，空间扫描技术是其中的关键技术，当扫描方式确定以后，其扫描技术往往包含了扫描体制与非扫描体制两种。从当前的应用来看，扫描体制的应用相对较多，尤其是机械扫描方式的应用，具有极高的扫描频率。在机械扫描方式的应用中，由于机械结构等往往存在着一定的差异性，这就使得在扫描以后，所获得的扫描图样等也存在着一定的差别。

2.3 终端信息的处理技术

对激光雷达测绘技术而言，终端信息处理技术极为重要，其在实际的测绘工作中，起着重要的数据获取、处理等作用。比如，在激光雷达测绘技术的应用中，各个传动机构、扫描机、激光器等必须要实现同步与协调，方能够实现对终端处理信息技术的有效应用，发挥其在信息数据获取等方面的重要作用。但是，在该技术的应用过程中，要重视重构系统内的三维图像数据，借助于先进的数据处理等手段，以实现对系统内数据信息的有效利用，发挥最大的数据价值。当前，在系统的设计过程中，要充分发挥计算机技术等的优势，并实现与集成电路之间的连接。

3 工程测绘中激光雷达测绘技术的应用

3.1 基础测绘

近年来，激光雷达测绘技术在很多工程领域得到了应用，比如基础测绘中，首先要对被测实体的数字影像等加以反映与切割，进而根据这些信息建立初步的测绘地图。因此，在基础测绘的实施过程中，航空摄影测量等是其中的核心技术与关键环节。在航空摄影操作等环节相对具有一定的复杂性，为了提高测绘的整体精度，有关测绘人员在实施基础测绘之前，要根据测绘的目标范围，科学进行测绘方案等的选择与设计，从而使得在测绘的过程中，相关人员能够以三维坐标方式来进行地面三维坐标的精准定位。激光雷达技术在基础测绘领域的应用，可以为有关测绘人员提供精准的地面三维坐标信息，这种信息的获取有效实现了高精度影像微分纠正处理，使得在测绘过程中不需要根据数字摄影测量的方式来获得数字正射影像，在一定程度上使得基础测绘的流程逐步减少，实现了测绘成本等的有效控制，提高了测绘的整体效率。此外，激光雷达测绘技术的应用过程中，通过高精度激光点云数据，有效实现了地面实体的三维信息获取，保障了基础测绘数据的完整性与精确性。

3.2 精密测绘

在一些工程测绘领域，对于测绘数据的精度等有着较高的要求，尤其是在精密测绘中，激光雷达测绘技术可以充分发挥其技术优势。在我国，精密测绘往往包含了水文测量、电力选线、文物考古等，在这些工程领域，测绘工作往往需要获取三维坐标等数据，尤其是在地底与水下作业环节，由于其对于测绘精度有着较高的要求，传统的测绘技术受到技术限制，无法获得准确的测绘数据。在这种情况下，激光雷达测绘技术的应用具有明显的优势。在复杂地形、恶劣自然条件下，该测绘技术依旧能够顺利开展相应的测绘工作，并能够及时有效地获得被测实体的数据信息。比如，在铁路设计中，激光雷达测绘技术的应用可以帮助有关的工程人员及时获得铁路沿线的相关信息，包含公共区域内地形要素的勘测等，借助于激光雷达测绘技术，能够及时获得铁路各个地段内的相关数据，这些测绘结果，为后期工程项目的实施中数字高程模型的建立等提供了重要的参考，使得铁路路线的设计更为科学，有效保障了工程项目的顺利实施。再比如，在电力选线的设计上，通过激光雷达测绘技术，有关人员可以及时进行线路布局信息的获取，进而在后期的线路维护与抢修环节，充分应用激光雷达所获得的测绘数据，实现线路与地面距离的精准计算。在树木密集区域内，激光雷达测绘的技术优势更为明显。与传统的测绘技术相比，激光雷达测绘技术具有更高的灵活性，有关人员应用此测绘数据，能够实现对工程现场的实时监测。

3.3 矿山测绘

近年来，随着我国经济社会的快速发展，生产生活中对于各类矿山资源的需求量逐步增加。而在矿山资源的开发过程中，如果在开采的过程中不注重对先进开采技术的应用，就会导致在矿产资源的开发过程中，存在着对周边环境的破坏，引发更为严重的生态环境问题。因此，在矿山行业的发展过程中，为改变这种局面，一些矿山企业逐步引入了一些先进的开采技术，并在开采过程中遵循可持续发展的理念，逐步加快了数字矿山建设。数字矿山建设的过程中，激光雷达测绘技术的应用能够发挥极好的技术效果，通过应用此测绘技术，有关开采人员可以根据此测绘数据掌握矿区地表地下的全面信息。通过激光雷达测绘技术，构建三维虚拟矿山模型，实现对矿区开采的指导。在数字化矿山建设中，激光雷达测绘技术有效提高了矿山信息的可靠性，保障了矿区生态环境评价的科学性，有效预防了矿山开采中各种灾害的发生。

3.4 城市工程测绘

近年来，随着我国城市化进程的加快，各个城市逐步推进了智慧城市建设，在智慧城市建设中，最为关键的就是城市相关信息的获取。对城市而言，其包含的数据种类较多、且数据量庞大，因此，对城市测绘而言，其任务繁重，在测绘过程中需要投入大量的人力、物力等资源。当前，随着激光雷达测绘技术的进步，在城市测绘中，该技术充分发挥了其在测绘工程中的技术优势，节约了测绘资源，提高了测绘的工作效率等，有效保障了测绘工作的顺利进行，为城市建设与发展提供了重要的数据支撑，加快推进了城市的现代化发展。

4 结束语

激光雷达测绘技术的出现，突破了传统测绘技术的局限性，可以更为快速、准确地获得被测实体的三维坐标信息，为工程实践等提供重要的数据参考。基于激光雷达测绘技术的先进性，该种测绘技术在很多领域都得到了极为普遍的应用，实现了工程测绘领域的变革，推动了工程测绘的现代化发展。