工程测绘中激光雷达测绘技术的应用探究

付帅 闫勇

摘 要：现代工程测绘中，假如采用传统的测量方式，非常容易出现控点布设困难、影响之见匹配度不高的状况，继而影响工程测绘最终效果，所以，对工程测绘技术进行优化非常必要。本文对激光雷达测绘技术在工程测绘领域中的应用展开了分析和探讨，旨在给同行业工作人员提供一些借鉴与参考。

关键词：工程测绘;机载激光雷达技术;实际应用

机载激光雷达测绘技术可以对三维空间的地理信息数据进行快速采集，尤其是对于地处偏远的工程来说，由于地形复杂、地势陡峭，人工无法到达的区域进行测绘效果非常明显。机载激光雷达测绘技术发展处于初期阶段，并没有完整的技术标准，所以在实际测绘过程中必须要根据机载激光雷达测绘技术的实际情况进行分析，并且结合项目工程案例的实际情况，进行重点考察。

1.机载激光雷达测量技术

机载激光雷达测量技术，通过集成激光测距系统、GPS 全球定位系统以及惯性导航系统为飞行平台提供位置导航，并且能够实时根据激光发射接收时间来测定被测物体与激光头之间的距离，利用惯导数据对发射角获得被测物点相对位置，判断地面三维信息。

2.机载激光雷达测绘技术主要的优点和功能

由于大多数的地处偏远的工程分布在植被茂密地形地势陡峭、气象复杂、交通条件不便的区域，在采用传统测量技术是不仅需要耗费大量的人力物力，而且测绘精度也不够准确。通过运用机载激光雷达测量技术能够透过植被茂密区域发射光速，并且获得树冠、树干、灌木以及地面等多个物体表面的反射回波，根据这些回波进行滤波分析，能够直接建立植被茂密地区的地表数据信息，并且根据反射信息来判断项目建设区域的主要地形地貌特征，为工程项目施工规划提供重要的参考。与传统的航空摄影测量技术相比较来看，机载激光雷达测量技术，只需要通过单一的视角就能够快速准确的获得三维立体坐标，也不需要交叉交汇就能够保证数据连续准确的绘制提高工程测量的效率此外，机载激光雷达主要以激光作为介质，利用主动的方式对激光发射和接收进行判断，不受太阳辐射角和阴影的干扰，所以在高山地区以及阴影位置比较大的区域进行数据采集完全没有影响。

通過利用机载激光雷达测绘系统能够实现自动绘制三维点坐标的功能，所以可以有效的提高工程数据测量的精准度和整体效率，即使扫描到地物上的点，也能够保证落到地面上的点数量准确无误。

3.机载激光雷达技术的具体应用

3.1 数据采集

利用机载激光雷达测绘系统进行数据采集时，主要通过航拍系统对不同的激光扫描频率以及航高不同的平面高程进行判断，通过定位定姿系统，数据预处理系统等软件，对扫描到的数据信息进行及时的处理。

3.2 项目实施阶段

在机载激光雷达测绘技术开始测试之前，最主要的就是对设备集成。进行拆装保证惯导单元与扫描仪和相机之间形成稳定的角度。由于在设备长时间运输过程中可能会出现偏移，所以必须要加强对于设备参数进行校正，在设备校正的过程中，必须要对惯导单元扫描仪和相机中心间的偏移位置进行改正，在校验完成之后保证地面控制点与激光点的数据精度符合测绘要求。

3.3 数据采集

在正式开始测绘的过程中，首先要根据被测试区域的具体空域条件和气象条件进行判断，在允许采集之后必须要保证从起飞到最后降落的运行时间，严格按照规定进行飞行测量

3.4 点云处理

在对机载激光雷达航摄系统采集到的数据信息进行收集与整理之后通过Trimble Applanix 软件进行解算，对飞行的轨迹姿态数据进行拆分解算，在解算完成之后可以利用拼接模块对航带的点源数据进行拼接，由于在惯导系统运行过程中可能会出现误差，所以不同平面之间激光点云一定会存在着拼接误差的情况，为此必须要加强对航带之间的匹配，在实际拼接过程中必须要保证水平面之间的最小倾角，最大面点距以及最小点数等相关参数快速的匹配，及时调整巡航线参数，保证扫描数据控制点的精准程度。

在三维激光点云数据分析的过程中，采用滤波算法能够快速剥离地面建筑物以及其他的信息，并且绘制成不同的地形地表数据图，而且由于激光自身具有多回波和易穿透的特点，在植被茂密地区进行激光雷达采集的过程中，也能够对原始的数据进行全面的分析与整合，在激光点云数据滤波时必须要基于若干相关信息构建判别规则，根据这些判断规则，从点云数据中分析地物点、飞地物点，并且将飞机误点进行过滤，保证所有的电源数据都属于地面点。在点云数据滤波处理的过程中，必须要在一定范围内对自然地形变化而引起的相对位置变化进行判断，通过利用噪声点滤波技术将明显低于地面的点或者点群，以及明显高于地表目标点或点群进行分离。通过利用电源自动归类的功能，对所有的演员数据进行滤波处理，分离植被地物点，而且将所有分离出的地面点建立TIA，并且对高层突变区域进行自动归类。

3.5 影像处理

在机载激光雷达数据获取完成之后，必须要针对当前社区的实际状况，建立三角测量，并且每一个三角测量区都应该加密编写，与测区的边界衔接，根据《水利水电工程测量规范》SL-197-2013，在空三测量的过程中，应该划分为六个区域进行，在平差计算的过程中，通过对连接点进行出差计算并且剔除检测出的粗差点。通过对定向精度以及区域网平差计算进行加密分析，利用空三测量匹配结果可以生成正射影像，并且对相邻的数字正射影区域进行色彩、亮度以及对比度的调节，能够让整个影像更加的平衡，显示更多细节。

3.6 精度分析

在精度分析的过程中可以分为点云精度和地形图精度，点云精度主要针对建筑物的提取面进行判断，将提取出的侧面投影到水平面上，根据建筑物的相邻或相交侧面进行分析，激光电源高程精度的主要检测方法，可以采用激光点云数据，形成地面模型以及高程点的比较误差进行计算，在点云精度调整的过程中，可以利用不同的测区来检查不同的分布点，保证高程精度符合要求。在对地形图精度进行检查时，可以利用外业实测检查点的方式判断地形图标准精，只有保证地形图的平面坐标与高程精度符合要求，才能够说明地形图的精度与实际情况保持一致。

结语

综上所述，通过本文对机载激光雷达技术在工程项目中的应用情况进行分析，表明该技术能够有效提高工程项目测量的整体质量，保证工程建设更加高效，具有非常高的推广价值。

参考文献

[1]马宏志.工程测绘中激光雷达测绘技术的应用探析[J].中国新技术新产品，2018（1）：8-9.

[2]向晶，郝伟，刘飞.激光雷达测量技术及其应用研究[J].科技创新导报，2019.