工程测绘中激光雷达测绘技术的应用

雒金泉 缪爱平

【摘要】近年来。激光雷达测绘技术凭借着操作方式便捷、三维数据采集高效以及测绘精度高等优势，逐渐被推广应用于工程测绘中。本文首先对激光雷达测绘技术原理进行介绍，其次对激光雷达测绘技术的常见类型以及应用方式进行分析，并以某工程为研究对象，重点探究激光雷达测绘技术的具体应用过程。

【关键词】工程测绘;激光雷达;原理

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.19.108

1、引言

工程测绘中激光雷达主要采用光频波段雷达，其与微波雷达高度相似。在测绘过程中，光频波段雷达可发射探测信号，而探测信号能够达到测绘目标区域，在接收到同波信号后，可将其与发射信号比对分析，即可确定目标所在位置以及空间坐标，对目标进行识别跟踪，可适用于多种目标探测中。

2、激光雷达测绘技术的基本原理

在激光雷达测绘技术的实际应用中，可利用光波进行工程测绘，光波发射距离比较长，并且在测量信息收集方面安全性强。当光波达到被测目标后，目标表面能够吸收光波，同时，部分光波可反射，由雷达接收器接收，雷达接收系统可根据反射光信息，对光波发射位置与测量目标之间的距离进行计算分析。此技术的实际应用中，全球定位系统也发挥着十分重要的作用，通过利用全球定位系统，即可确定激光雷达测绘系统测绘过程中所确定的目标位置，同时还可对被测对象实际坐标进行准确计算，测量结果精度高。另外，还可对两个或多个目标距离进行测量，同时还能够对被测目标的移动轨迹进行探测，对目标对象的移动过程和速度进行准确计算。

3、激光雷达测绘技术类型

3.1激光发射机技术

随着测绘技术的不断发展，激光雷达技术的应用范围逐渐扩大，在实际应用中，可结合具体要求选择适宜的激光器。其中，气体激光器中所包含的工作物质以及激励方式具有多样化特征，可将其作为发射机。在光源选择方面，必须综合考虑激光雷达的使用性能、运行参数、输出功率合理，据此优化系统。另外，在各类激光器中，如果选用半导体泵浦固体激光器，则可发挥量子高效率优势，同时体积小、质量轻，在工程测绘中光束质量比较高。

3.2空间扫描技术

在各类激光雷达测绘技术中，空间扫描技术比较常见，需合理確定扫描方式，对于扫描技术，主要可分为两种类型，即扫描和非扫描体制。在工程测绘中，一般应用扫描体制，扫描频率高。在利用机械扫描方式时，需要注意，机械结构具有一定差异，因此，扫描后所得扫描图样也有所不同。

3.3终端信息处理技术

在工程测绘中，在终端信息处理中，需做好数据获取以及处理。在激光雷达测绘中，要求同步执行传动机构、激光器以及扫描机，合理应用终端处理信息技术，确保能够高效完成数据采集。在终端信息处理过程中，应注意重构三维图像数据，提高系统内数据信息利用率。另外，在系统设计中，还应合理利用计算机技术，同时与集成电路进行有效连接。

4、工程测绘中激光雷达测绘技术的应用

4.1精密测绘

精密测绘常见内容包括建筑测量、沉降测量等，测绘工序包括目标收集、三维物体模型构建，在精密测绘中，首先需获得测绘数据，然后再进行提取、分析以及建模，测绘效率高、测绘结果精确。

4.2矿山测绘

将激光雷达测绘系统应用于矿山测绘中，可采用BentleyPointools创建三维数字模型，通过模型分析，详细了解矿山实际情况，然后再提取地面模型以及矿山模型，同时还可利用GIS技术对矿山环境进行全面分析，同时对于塌陷区域进行重点监测，进而实现灾害预警。

4.3基础测绘

在基础测绘中，在完成目标测绘后，对于所采集的数字信息，需做好切割处理，在此基础上绘制测绘图纸，在测绘过程中优化数字测量以及数字摄影，工作形式比较复杂。对此，为高效完成测绘工作，应根据基础测绘实际需要对测绘线路进行优化设计，获得准确的三维坐标数据，同时简化测绘环境，同时降低测绘成本。另外，可利用高精度激光点云数据，准确反映出建筑工程、道路工程等三维信息，为基础测绘提供可靠依据。

5、工程测绘中激光雷达测绘技术的应用实例

5.1项目背景

某水电站装机容量为2400MW。在该水电工程测绘中，测区偏僻，交通不便利，并且植被丰富，综合考虑测区实际情况以及技术条件，选用激光雷达测绘系统。在激光雷达测绘技术的实际应用中，对于复杂环境的适宜性好，并且可穿透大部分植被，采集数据密度和精度均比较高，能够满足水电工程测绘实际需要。

5.2机载激光雷达测绘方案

对测区进行全面分析，同时根据测绘要求，制定激光雷达测绘方案。（1）在该水电工程测绘中，采用机载激光雷达系统，需配置1台航摄相机，采集完善的点云数据以及影像数据。（2）在点云数据采集完成后进行坐标转换，同时进行粗分类以及精分类处理，并获得等高线关键点，创建TIN，形成DEM、等高线以及高程点等数据。（3）对影像数据畸变进行校正处理，并进行空三测量，在创建立体像对时，对地物信息进行立体采集。（4）对于点云形成地貌图以及第五图进行套合处理，最终获得地形图。

5.3机载激光雷达测绘要点

5.3.1数据采集

在该水电工程测绘中，测区面积为20km2，由于测区面积比较大，因此，可划分为12个测区。在测区下库处一个控制点设置1台地面基站，对于整个测区，共分为3个架次进行数据采集，飞行时间在4h以上。

5.3.2点云处理

（1）在数据预处理中，应用TrimbleApplanix软件，对轨迹数据进行解算，同时采用RIPROCESS对各航带数据进行解算。（2）采用RIPROCESS拼接模块进行点云数据拼接，对相关参数进行优化调整，保证平面匹配。（3）在激光点云分类处理中，可利用噪声点滤波方式分离低点、空中点以及移动地物点。另外，对于反射强度、地物形状等参数，需进行自动化分析，根据地面点创建TIN，对于不理想区域进行人工编辑处理。

5.3.3影像处理

根据各测区实际情况进行空三测量，当空三像方匹配后，即可获得正射影像，对于影像资料色彩、亮度等参数进行调整，同时做好数字正射影像向前，保证影像拼接效果。

结语：

综上所述，本文主要对工程测绘中激光雷达测绘系统的应用原理和方法进行了详细探究。激光雷达测绘系统的应用优势明显，在激光雷达技术的实际应用中，能够快速获得全要素、高精度空间信息，同时应用成本比较低，操作方式便捷，可有效推进工程测绘行业稳定发展，值得推广应用。

参考文献：

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[2]任晓娜，李彦睿.激光雷达测绘技术在工程测绘中的应用探讨[J].中国战略新兴产业（理论版），2019，000（006）：1-1.

[3]李军军.工程测绘中激光雷达测绘技术的应用[J].山东工业技术，2019，000（012）：94-94.

作者简介：

雒金泉（1983.12-），甘肃天水，男，本科，工程师，主要从事测绘工程工作。