探讨机载激光雷达在测绘中的应用

吴国锦

吉林省基础测绘院，中国·吉林 四平 136001

1 引言

地表上包含着很多地理重要信息，这些信息能够为人类的出行提供指导，地形测绘工作是一种获取地表位置的技术，获取信息形成相应的产品。传统的地形测绘常用的检测仪器有经纬仪、全站仪等，采用仪器采取数据处理能够减少人工测绘的工作量，提高测绘的精准度和效率。随着中国步入信息化社会，激光雷达测绘系统被广泛应用在地形测绘工作中，是一种将三维扫描、同步管控以及定位结合起来的技术，能够精准、快速地获取地表的信息构建三维空间模型。随着光电技术的发展和应用，中国及其他国家出现了很多用于测绘的激光雷达产品，现如今应用在测绘领域的产品点频在50万点/s左右，测绘距离为中低空测距，大概在1000m以下。

2 机载激光雷达的重要技术和操作流程

2.1 机载激光雷达技术

机载激光雷达系统的应用技术是采用主动测量的手段，将其搭载在各种飞行器上，通过激光测距系统、定位定姿系统以及同步控制系统结合起来获取地表三维信息的新手段，自动化程度较强且很容易受到环境因素的影响，测量结果以及数据处理具有成本低、时间段和精准度高的优势。在测距技术的应用上，脉冲测距仪的能够发出激光，从而测距能力较强，新型机载激光雷达通过脉冲测距技术，就是通过激光器朝着目标物放射脉冲，抵达目标后则会被反射，根据从发出到返回接收器的过程和时间来判断测距仪器与目标物之间的距离，在获取到距离信息之后根据定位定姿系统评估飞机姿态[1]。

2.2 实施地形测绘的流程

在机载激光雷达测量系统实施地形测绘的流程为飞行准备—数据采集—数据处理—成果生产。

第一，飞行准备工作。飞行准备的过程主要是指进行航线规划以及基站布设两项工作，在正式进行航线规划前要先收集测绘区的数据资料，派遣相关技术人员实施勘测区的实地考察。评估测区整体情况后，准备需要的硬件设备然后设计飞行航线。航线设计过程中要充分考虑以下几点因素：飞行高速和飞行速度；飞行续航时间；测区地势起伏以及航向与旁向的重叠度。在实施基站布设的时候，会将基站建设在空旷且不会受到信号干扰的地区，以此来接受最佳的卫星信号。要避免某个基站数据出现不正常的采集，可以通过架设双基站的方法解决。若是测绘地区的地形条件不适合架设基站，可以采用CORS的站的静态数据进行分析，要注意保证测绘区域在基站与CORS站的覆盖范围中才能提高数据的精准度。新型机载激光雷达技术具有长测距的特点，从而更加适合用在地形起伏较大的区域，在实施航线规划的时候能够减少对作业区块的划分，有效提高测绘的精准度和效率[2]。

第二，数据采集。数据的采集工作主要包括设备检查、飞行采集以及原始数据质检。关于对设备的检查需要评估安装的完善性、设备连接的无误性以及储存空间充足量等。将设计好的航线导入到系统中实施数据采集，要注意在采集过程中检测设备状态，保证飞行的安全。采集完成后通过各个传感器将数据传输到系统中，对原始数据进行分析，根据分析结果来开展后续工作。

第三，数据预处理。数据的预处理工作内容有轨迹分析、融合结算以及数据检查等，轨迹分析的目的在于获取高精准度的飞行姿态数据，采用基站数据以及POS数据进行数据的处理，然后通过HGO数据处理软件等专业软件来进行数据分析。融合解算的意义在于将扫描系统采集的原始距离数据以及归集实施高精准姿态数据然后进行融合解算，从而推动点云文件的生成。融合计算主要是通过数据融合软件来完成[3]。数据的预处理结束后要针对数据的合格性实施检测，来提高检测结果的精准度。

第四，成果生成。在测绘成果的生成上，目前已经出现了非常完善的商业软件来完成工作。在实施DOM生产的时候，主要流程包括影像检查、刺控制点、空三加密等，DEM属于自动化生产，首先通过人工操作进行完善的分类从而获取地表点云数据，在这一数据的基础上通过软件生成DEM成果，见图1。

图1 机载激光雷达技术操作流程

3 机载激光雷达技术在工程测绘中的应用

机载激光雷达技术相比传统的测绘系统来说的性能更高，如精准度、精密度、效率以及分辨率等数据都非常突出，能够将地形地貌的特点呈现出来，将这些数据快速地传输到计算机系统中且可以控制传输中存在的误差，计算机系统济宁数据分析构建了高精准度的数字模型[4]。

3.1 矿山数字化建设

随着社会的持续发展，中国经济得到极大提升，对资源的需求量也不断增加，矿产能源开采量也明显提高且开采力度较大，不过没有从根本上解决资产前欠缺的问题阻碍着社会经济的发展，生态环境受到损坏，给矿产的良好发展带来极大的阻碍。在实际工作中，技术人员要积极地创新自身能力，推动矿山的数字化建设和发展。要充分利用机载激光雷达技术的优势，充分地对数据采集进行挖掘，在数据分析的过程中通过系统集成构建三位数字模型，及时提取矿山顶部数据构建矿山模型，结合实际情况检测塌陷区损坏程度，能够及时地针对矿山灾害进行及时预警，制定合理的灾害防治对策。

3.2 在精密工程中实施测绘

精密测绘工程涉及获取测绘数据、构建三维数字模型的操作，但不管是测绘数据获取还是三维模型的构建，都需要通过精准的测量数据作为支持[5]。机载激光雷达技术在精密工程测绘中的应用，能够获取更高精准度的测绘结果，满足精密测绘工程的要求。将高精密数码相机的图像功能发挥出来，获取测绘实体本身的数据从而构建三维数据模型，提高测绘结果的准确性。

3.3 在城市规划建设中的应用

社会经济的发展，城市化发展进程不断加快，新型视频设备被广泛应用在人们的生活和工作中，成为了获取信息的重要手段。机载激光雷达系统在当前的城市规划工作中发挥着重要的作用，能够获取高分辨率、高精准度的数字影像，并且与空间模型结合起来进行资源共享，从而推动城市的合理规划和建设，通过科学技术为社会经济的发展奠定基础。

4 结语

随着激光雷达测绘技术在测绘领域的广泛应用，有效提高了测绘工作的精准度和效率，对提高中国的工程测绘技术有重要意义。采用激光雷达测绘技术实施工程测绘的时候，要注意控制机载激光雷达系统的应用范围，保证扫描的均匀度，保证激光雷达测绘技术能够符合测绘工作的要求，保证测绘结果的精准度。测绘人员需要认识到激光雷达测绘技术的属性和优势，掌握完善的操作流程，提高工程测绘的工作效率，同时激光雷达测绘技术的应用能够简化操作流程并且保证数据获取的精准度。