激光雷达测绘技术在工程测绘中的应用概述

激光雷达测绘技术在工程测绘中的应用概述

黄健

韶关市测绘研究院 512000

摘要：最近这几年，社会经济和科学技术都得到了飞速发展，尤其是工程建筑、国防科技和航空等领悟都取得了十分优秀的成绩，同时这些行业的发展离不开精准的测绘技术，像建筑领域更是需要对各个数据进行精准的测量记录，但是人工的力量始终是有限的，过去的旧的测量技术也不再适应当今时代发展的要求，于是科研人员开始探寻更加便利精准的测量技术，而激光雷达测绘技术应运而生，凭借测绘效率高和测量数据精准等独特的优势，在建筑行业中发挥着自己独特的作用。

  关键词：激光雷达测绘；工程测绘；重要性

一、激光雷达测绘技术概述

       激光雷达测绘技术主要包括计算机系统、激光系统两部分。其中激光系统负责向外供给激光脉冲，计算机系统则负责数据的存储、处理等工作。在工程测绘工作操作中，激光雷达测绘技术先获得测绘目标的空间三维坐标，再利用计算机系统处理测绘目标耳朵数字摄像片，得到测绘目标的实体三维模型，进而真实地展现目标工程的所有物体。激光雷达测绘技术通过电磁波发射探测信号，当探测信号到达测绘目标所在地后，快速返回测绘目标信号，然后对发射信号与返回信号进行对比分析，经过对其测绘目标的信息进行了解。激光雷达测绘技术包括连续波激光雷达技术、脉冲激光雷达技术等，不仅能了解测绘目标的静态信息，还可以跟踪、探测测绘目标的动态信息，形成的工程测绘结果十分完整。

二、激光雷达测绘关键技术分析

        2.1激光发射技术

       激光发射技术通过一些发射光脉冲击到物体之后反弹回来，例如半导体激光器，分析得到的信息就可以确定目标运动状态、距离角度和追踪目标。如今，该技术多运用于低空直升机、水下探测等，优点是速度快、功能性强、距离长，可以接收大量的相关数据。例如：水下的机载激光雷达，它能够水下目标成像，这样很容易进行水下检查地形，收集海岸侵蚀的数据。

       2.2空间扫描技术

扫描方式分为扫描体制和非扫描体制，目前国内多采用扫描体制。应用最多的是机械扫描方式，扫描频率很高，能用不同机械结构得到不同扫描图样。二元光学式新兴重要分支，但目前工程应用还不成熟，扫描角度小，透过率也较低。

       2.3终端信息的处理技术

该处理系统不仅要同步协调控制各个传动结构、扫描机、激光器和各个信号处理电路，还要处理从接收机送出信息，目标距离信息要努力获取，同时还要完成录取、产生及处理重构系统的三维图像数据。目前设计该系统主要采用计算机和大规模集成电路完成，用FPGA技术实现测距单元，同时还要采用精密测时的技术等。

 2.4灵敏度极高的信息接收技术

       信息接收技术是由光学探测器和回波理电路构成的。通常，从扫描仪和激光器等得到的信息，需要汇总、放大检测等操作，只有目标的三维图像数据是不够的，还需要修改图像性的非线性扫描，包括回波信号幅度，这需要结合集合电路以及计算机进行相关工作，这些都可以通过灵敏度极高的信息接收技术来实现。

  三、工程测绘技术中激光雷达测绘技术的应用

       3.1基础测绘

　　基础测绘作为测绘工程工作的基本目的和要求，主要是为了完成搜集整理所需测绘对象的基本信息。在基础测绘阶段，需要完成测制地图的工作，收集所反映出的数字影像并对其进行分区域的分析。在测绘工程中，数字摄影测量是一项非常复杂的工作内容，必须要严格规划设计测量程序，精确安排基本的测量路线。在实际应用中，激光雷达技术通过采用数字三维坐标方式，有效地定位地面三维坐标，使整个测绘工作更加精准高效。测绘时通过机载激光雷达技术能够准确得出测绘对象的地面三维坐标，实现了高精度影像微分纠正的要求，生产数字正射影像工作变得不再繁琐复杂，大大降低了生产成本，从而实现生产规模的扩大。且通过激光测绘技术，可直观地反映出物体、植被的三维信息，有效地提升了基础测绘的精确性和准确性，从而使所测绘得出的数据更加真实可靠，为进一步的工程提供参考。

      3.2精密工程的测量

　　精密工程的测量工作离不开工程测绘中激光雷达测绘技术的支撑。激光雷达测绘技术可以将测量目标收集起来，然后对目标的各种地貌信息进行描述，而工作人员就可以利用这些描述来完成精密工程的测量工作。精密工程中包含了许多种类的工作，比较常见的有沉降测量和考古工作等，这些工作中都可以利用地面激光雷达来获取实际的地形地貌信息，最终工作人员就可以根据获得的信息来构建出建筑物模型，进而做好后期作业的前期规划工作。除此之外，精密工程中还包括选择线路的工作，其中就有铁路的选线工作，所有的选线工作中都可以利用机载激光雷达来方便后期施工中的精密作业。

       3.3矿山数字化测绘

       近几年，由于绿色环保理念的不断深入人心，人们更加重视对数字矿山的建设，来维护人类社会的可持续发展。新时期，我国的经济建设不断完善，对矿业资源的开发也达到了空前严重的状态，矿产资源日益短缺，城市的发展受到了威胁，矿山生态环境日益恶化，对整个矿山的建设带来了不良的影响。因此，相关部门必须要加大整治力度，加强对数字矿山的建设。这就需要利用激光雷达测绘技术，在最短的时间之内，采集矿山内部的各项数据，进行系统的整合处理，建立三维数字模型，，提取矿山顶部的数据，重新建立矿山模型。通过矿山模型以及地面模型的分层次整合，对矿山破损严重的区域进行环境与经济分析，着重监测塌陷区域的破坏程度，对灾害进行风险预警。

     3.4森林工业的应用

       森林工业是指从事木材生产以及其他的林木加工产业，是我国重要的商品材生产领域。对森林以及树冠底端的地形进行精密的数据分析，需要用到机载雷达扫描技术，在获取树冠底端的地形的同时，还能够测量出林木的高度。进行具体的数据处理时，通过分别采取地面返回数据以及植被的返回数据，进行比对，能够获取到树高、树冠的覆盖以及材质等其他相关的信息，从而对森林工业的建设以及发展产生重要的影响，这是传统的测绘技术所达不到的效果。

       3.5激光雷达测绘技术应用于管道布图与电力传输

       对管道系统、电力系统进行布置时，可将激光雷达系统安装到直升机的工作平台上，以此对管道分布系统、电力传输系统进行检测。因直升机能够顺着管道传输系统或者是电力线路传输系统的走廊进行飞行，这种检测方式比传统的固定翼飞机检测模式的成本低，且直升机能够及时按照相应的要求调整飞行速度与飞行高度，以此获取精确性、准确性较高的数据。若将激光雷达系统与数字相机、录像机或者是其它传感设备一同运用到直升机上，能够同步绘制出管道系统或者是电力传输系统的线路图。

       3.6激光雷达测绘技术应用于水下地形测量

       在进行水下的地形测量时，激光雷达技术主要是通过使用两种不同波长的激光束，可以使水下地形能够更真实的呈现出来。其优点是可以进行大面积的水下测量，同时对于海道的测量中也被广泛的应用这，在进行海水测量的时候，其测量深度最多可达到50m，深度会受到海水的水质影响，水质好清晰度高，测量的深度也更高。

四、结语

   总之，在我国社会经济的快速发展中，各种工程建设数量不断增加，工程规模也不断扩大，为提升工程建设的质量与效率，需对现代科学技术进行合理应用。激光雷达测绘技术是应用效果较为理想的技术，能有效提升工程测绘工作的质量与效率，提升对数据信息获取的精准度，为工程的建设提供科学的、可靠的依据，推动我国工程事业的可持续发展。

 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

       [2]郭首昌.浅析工程测绘中激光雷达测绘的应用[J].民营科技，2018