机载激光雷达测绘技术在矿山测量中的运用分析

机载激光雷达测绘技术在矿山测量中的运用分析

吴畏

湖北序航测绘地理信息有限公司  湖北省恩施市 445000

摘要：激光雷达技术是一种高精度数据采集、处理和分析的技术，它是国内原材料采集行业的一个主要环节，而以激光雷达技术为代表的现代技术，提高了生产的安全和效率。但是，由于我国矿业开发的起步比较晚，对此技术在山区地形测量中的准确性的研究还比较欠缺，急需从理论上和实际上进行总结。因此，本文此次研究的内容和提出的策略对产业结构转型升级具有理论性意义。

关键词：机载激光雷达；矿山测量；运用

1 机载激光雷达测绘技术的含义

机载激光雷达测绘技术是一种利用激光雷达设备在飞行器上进行地面测绘和三维数据获取的技术。该技术利用激光雷达设备发射激光束，通过测量激光束的反射时间和强度，可以获取地表及地物的高程、形状和位置等信息。机载激光雷达测绘技术具有以下特点：（1）高精度。激光雷达设备能够以高频率发射激光束，并测量激光束与地面或地物之间的距离，从而实现对地表和地物的高精度测量，通常能够达到亚米级别的精度。（2）高效性。机载激光雷达技术能够快速获取大范围的地理数据。通过飞行器在空中快速移动，激光雷达能够对大面积的地区进行快速扫描，实现高效的数据采集。（3）全天候性。机载激光雷达技术不受天候条件的限制，可以在白天和夜晚、晴天和阴天等各种天气条件下进行测绘工作。（4）多功能性。机载激光雷达测绘技术可以应用于不同领域，如地理测绘、城市规划、环境监测、建筑物检测等。可以获取地面地貌、建筑物、植被、水体等不同类型的地理数据。（5）非接触性。机载激光雷达技术不需要直接接触地面或地物，通过激光束的反射和回波信号，可以实现对地面和地物的非接触式测量。

2 激光雷达测绘技术的类型

其一，空间扫描技术。非扫描和扫描体制，为在科学划分扫描方式后所得到的结果，当前所普遍运用的是扫描体制，注重应用机械扫描的方式，其会表现出扫描频率非常高的优势，在各个机械结构的一定影响下，所获得的扫描图样也会表现出明显的不同。

其二，终端信息的处理技术。激光器及扫描机等在协调控制的前提下，才可充分获取终端信息处理技术，而获得信息就为其重要的优势所在，但也需明确到的是，在此期间务必要多加关注三维图像数据，需善于借助新型的技术方式，对其实施正确的处理，当前在设计系统时，应获得计算机技术的大力支持，并且还应注重与集成电路间的关联，在实施单元测距的过程中，也应重视保障合理运用FGPA。

3 机载激光雷达测绘技术在矿山测量中的运用策略

3.1 获取矿山地形数据

在对矿山地形资料进行精度分析之前，必须先采用激光雷达技术采集矿山地形资料，以便进行后期资料对比和分析。主要有激光点频、飞行速度、扫描电机；通过垂直点距和净空高度，确保了采集到的数据。激光雷达技术采集采点的地形资料，主要是采用雷达将激光脉冲脉冲发送到矿区地表，激光脉冲到达地面后，由传感器接收脉冲信号，并由GPS定位系统来判断传感器的地理位置，再由IMU惯性仪对雷达进行实时姿态数据采集；利用激光雷达技术，将采集到的非地形信息进行分类，包括地表建筑物、覆盖物、植被等坐标，从而实现了对矿区地形的采集。

3.2 矿山精密测绘

为满足我国矿业及地方矿产资源发展的特殊趋势，必须将各项基础规范与规范相结合，对矿山进行高精度的测绘，以保证有关部门在最短的时间内获取目标的三维和三维坐标；同时，贯彻矿山整体规划与施工方案的设计，尽量降低矿山项目在城市规划、矿山开发过程中发生的各类问题。利用多种测量资料，建立高精度的道路高程实体模型，为矿山的总体规划布局提供科学、合理、准确的测绘资料，并对今后的矿山建设项目进行了详细的论述。同时，利用雷达站提供的服务，也能确保各类基础资料的收集范围。从而，既能确保相关信息的实用性，又能有效地提供可靠的数据支撑，又能有效地推动矿山工程测绘工作的顺利进行。

3.3 激光数据和数码影像的采集

为了能够采集到激光数据和数码影像，要通过航线设计、地面基准站设计、检校场选择、航摄飞行控制、激光雷达扫描、数字摄像机摄影。航线的设计是以航线资料为基础的，包括航线编号、航线顺序等。此文档用于帮助机载摄影的控制。而在WGS84的基础上，利用GPS的数据采集和进行GPS差分计算。在校验区进行的测量资料，是为了以后的资料检验。飞行控制是实现航摄顺利完成的关键，因为它是飞行过程中的控制系统，控制着各种设备和记录着各种数据。激光雷达的扫描仪，就是将雷达的信息采集起来，然后通过扫描的瞬间向外定向单元来判断目标的准确位置。数码照相是利用数码照相技术获取数位图像，再利用六个外方位元素，构成一幅数字化的正向图像，并由此产生数字线划图等。

3.4 激光雷达数据的处理

对激光雷达数据进行了预处理与后加工。数据预处理的工作包括：原始的点云数据、原始数字图像数据、惯性导航数据、卫星GPS数据、地面基准站GPS数据。后处理的重点在于生成结果文档和图纸。其工作内容有：激光数据的分类及数码地面模型制作、影像资料处理及数码影像制作、地面数码模型制作等。

3.5 纵断面数据的提取

通过检校与坐标变换是以工程坐标为基础的三维坐标资料。因为激光点比较密集（通常一到两米），所以制作条形和纵剖面的时候，并不需要太多的坐标，只有一些是必须去掉的。要确保纵段面的准确性，首先要从中心线上抽取全部的高程，再通过数码线划和数码正射图像删除（在高程变化的地方要保留重要的位置）。当然也可以在数字线划图中利用相关软件的根据指定点生成数据文件的功能提取纵断面数据。

3.6 数字高程模型制作

数字高程模型（DEM）是机载激光雷达测绘技术与数字摄影测量技术结合后的产物。在制作DEM的过程中，需处理内业采集的数据，包括DEM的生成与检查、外业数据采集等内容，确保其准确性与完整性。首先，需要通过遥感影像对原始地形进行分幅处理，并制作相应的正射影像图。其次，通过生成DEM检查、校正原始数据，最终生成高精度、高质量的DEM。

3.7 系统算法研究

（1）数字滤波技术。数字滤波是一种处理原始数据，降低噪声和提高精度的技术。其通常与滤波器相结合，以提高处理结果的质量，但也存在部分缺陷，如噪声较多和精度较低。在实际操作中，必须根据实际情况选择合适的滤波方法。（2）系统优化。系统优化是指在一定程度上优化系统参数和功能，提高系统质量的过程。在进行优化时，可以利用相关方法来实现对相关参数的优化，如最小二乘法、遗传算法、自适应控制和模糊控制等。（3）系统误差改正技术。由于激光扫描雷达本身存在一定的误差和不稳定性，因此，必须通过系统误差改正技术来对其进行改正，以提高测量精度。

4 结束语

现如今，在矿山工程测绘已取得较多成绩的同时，对该项工作的展开要求也是更为提高，以往的测绘技术已并不适应当前矿山工程测绘工作的展开要求，所以，针对此种情况，就应注重大力创新和发展测绘技术，而激光雷达测绘技术就为创新和发展后的重要表现，在应用该项技术后，利于保障矿山工程测绘工作的展开质量，最终推动工程测绘领域获得更好发展。

参考文献：

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[2]郝祥侠.激光雷达测绘技术在矿山地形测量中的精度探讨[J].西部资源,2022(04):72-74.

[3]罗芬,刘明.基于激光雷达测绘技术在矿山地形测量中的精度研究[J].世界有色金属,2020(18):33-34.