激光雷达测绘技术在工程测绘中的应用研究

郝金庚

寿光市测绘有限公司

在长期的技术改革发展过程中，测绘技术的精度、效率和范围得到了大幅度改善，激光雷达测绘技术即为测绘新技术中的关键技术成果。该技术依靠雷达向物体发射的探测信号，并与物体反馈信号进行对比分析，辅助测绘人员掌握目标单位的各种数据参数。在实际应用期间，测绘人员通常需要结合测绘需求对激光雷达的类型进行合理选择，确保测绘数据的精准性和可靠性。

1 激光雷达测绘技术概述

激光类型技术主要包括计算机系统以及激光系统两个关键部分，前者用于对激光系统收集的数据信息进行存储和分析处理，后者主要用于发射激光脉冲。测绘期间，该技术能够辅助测绘人员快速掌握目标单位的三维空间坐标信息，依靠计算机操作数码摄影图像，快速获取相应的三维实物模型，将目标单位更直观地还原出来，辅助工程建设人员对目标空间形态进行更直观的观测分析[1]。激光雷达测绘技术能够发射电磁信号至目标区域，依靠接收信号与发射信号的对比掌握目标区域的高度、距离等数据信息，甚至可以依靠动态监测实时掌握目标的位置状态情况。在大面积测距定位的过程中，该技术具有极高的精度，可以精确值4 cm 误差范围之内。

2 工程测绘中的激光雷达测绘技术应用情况分析

2.1 基础测绘中的激光雷达测绘技术应用

基础测绘主要用于获取目标单位的基础测绘信息，主要包含数字正射影像、数字线划地图等基础内容。在技术应用期间，测绘人员首先需要生成相应的数字图像，基于数字坐标构建相应的三维数字影像，为后续的基础测绘信息收集工作奠定基础[2]。在激光雷达技术的支持下，原本效率低下的测绘工作变得更具精度和效率，测绘人员的数据验证分析和采集等能力大幅度提升。例如，激光雷达可以对摄像结果进行高精度微分校正，获得更加精准、完美的数字正射影像。

2.2 高精度测绘中的激光雷达测绘技术应用

测绘人员需要重视目标信息采集测量工作在高精度测绘项目中的重要性，积极获取目标单位或区域的三维坐标或三维模型。例如，在建筑测量、电力选线、水文测量等工程测绘技术，技术人员需要依靠测绘技术获取目标区域或相关单位的三维立体信息，还需要确保测绘结果的精度[3]。现场测绘阶段，测绘人员需要根据工程项目的具体情况、现场环境特点等对激光雷达设备进行合理选择。例如，如果某工程项目需要获得高精度的三维目标数据，则可以应用机载雷达或者地面雷达进行测绘，确保测绘结果满足标准中的精度要求。数码相片技术使得测绘人员快速掌握目标单位的纹理信息，能够帮助测绘人员叠加各种数据信息模型，使得所生成的三维目标模型具有较高的精度，为后续的形变测量、文物保护、工程建设规划等提供决策指引。例如，在铁路、公路工程建设期间，测绘人员可以依靠激光雷达测绘技术将公路、铁路区域范围内的模型高精度地还原出来，为设计人员提供高质量的数据支持。

在电力工程领域，设计人员通常需要依靠测绘技术获取相应的数据信息，而传统测绘技术在精度方面往往存在欠缺，而激光雷达技术能够为线路测量等工作提供极大的便利，辅助电力线路设计人员更直观地掌握区域内的地形要素，在电力线路维护以及故障抢修的过程中，该技术也能够快速将故障区域的位置信息、高程信息反馈给相关技术人员，为维护、抢修工作提供技术支持。激光雷达技术在应用过程中具有较高的灵活度，测绘人员能够结合工程测绘实际情况自由调整测绘方案，使得激光雷达的测绘性能更有效地发挥出来。例如，在密林区域应用该技术时，测绘人员可以对区域内林木的数据进行快速预估和分析，为林木管理人员提供数据参考；在针对景观区域进行保护方案制定的过程中，激光雷达测绘技术也可以为相关人员提供区域内全面数据信息，为工作人员提供决策指引。

2.3 数字矿山中的激光雷达测绘技术应用

矿山开采过程中，复杂的地形、地质构造使得施工人员面临极大的安全风险，采矿单位需要依靠激光雷达技术获取矿山精准模型，为相关工作的开展提供数据支持。

2.3.1 获取矿山地形数据

在对矿山地形相关数据信息进行采集的过程中，激光雷达测绘技术人员应该做好设备参数的修正优化工作，确保设备运行情况满足现场实际需求，严格按照标准对飞行速度、纵行电距、净空高度等各类参数进行适当调整，尽可能使得矿山地形数据采集结果具有较高的精度。测绘人员通常需要针对各个目标点位进行地形数据的采集工作，操作期间技术人员需要利用激光雷达朝着地面区域发射脉冲，并通过长期接收矿区地面反射的脉冲信号，通过在GPS 技术的支持下精准地获取传感器的位置信息，在IMU 装置的支持下对雷达数据进行检测分析，形成相应的三维空间坐标[4]。针对地面与脉冲接触形成的三维坐标，技术人员需要依靠分类技术提出与目标点位地形数据关联性不大的数据，避免植被等覆盖物、建筑物等影响测绘精度。

2.3.2 矿山地形数据处理

数据处理效果对于最终得到的矿山地形结果精度具有较大影响，激光雷达技术能够辅助测绘人员采集大量矿区地形的数据信息，相关信息技术的处理需要依靠计算机来完成。一般而言，测绘人员可以依靠TerraScan 软件高效分析处理矿区地形信息。由于雷达发射的激光脉冲点位并非完全为矿区地面，也可能为无信号的区域或者水域，这类区域通常为传感器范围乱码数据，数据处理人员则需要依靠TerraScan 等软件技术快速将乱码信息筛选去除。例如，测绘技术人员可以通过滤波处理的方式将无法直观反馈矿区地形的数据剔除，避免影响数据分析的准确性，尽可能提升数据处理效率。激光雷达测绘所得的数据结果相对复杂，每次扫描都可能形成各种类型的重叠数据，为了确保非重叠数据与重叠数据的合理区分，数据处理人员需要在分类的基础上做好拼接处理工作，尽可能确保拼接结果达到无缝拼接的程度。

2.3.3 实现矿山地形测量精度分析

针对处理获取的激光雷达数据，测绘人员需要以三维空间模型的形式在比例范围对矿山地形进行绘制，并结合比例尺要求对等高距等模型参数进行对比分析，并随机选取部分数据进行测量精度对比，确认矿山测量结果是否满足测绘标准的要求[5]。在实际操作期间，测绘人员为了生成数字化的矿山表面模型，通常需要在利用云计算相关技术筛选分类初始数据的情况下，得到各关键点位的位置坐标，并将对比数据在表面模式中标注，生成矿区等高线图。最终结合不同区域地形、高度、植被覆盖情况的差异性对各种检查点进行合理选取，通过将前期测量数据与检查点数据对比的方式确定测绘误差，依靠对大量误差进行平均统计等方式确定测量精度。

2.4 城市规划中的激光雷达测绘技术应用

在城市规划建设过程中，激光雷达技术能够发挥良好的应用效果，对于数字化城市的建设具有推动作用。在激光雷达技术的支持下，规划建设人员能够快速获取城市建筑相关的高精度数据，形成相应的三维立体模型，辅助相关人员掌握城市整体布局情况。

2.5 林业发展中的激光雷达测绘技术应用

机载激光雷达在林业建设发展期间具有重要作用，无论是森林调查还是林区地形测绘等，依靠传统测绘技术通常存在抗干扰能力不足、测绘精度低等问题，激光雷达测绘具有比卫星成像更高的优势，能够在测绘区域地形的同时掌握林木高度相关数据，为林业工作人员提供精准的树木信息。

3 结语

综上所述，激光雷达测绘技术由激光雷达这一数据采集设备以及计算机软件处理设备共同完成测绘工作，在基础测绘以及高精度测绘过程中具有重要作用。测绘单位需要积极探索该技术在矿山测量、城市规划、电力线路设计、森林业发展等领域测绘工作中的应用策略，为相关行业发展提供助力。