激光雷達測繪技術(shù)在工程測繪中的應用分析

查立

(吉林省水利水電勘測設(shè)計研究院，吉林長春 130021)

激光雷達測繪技術(shù)在工程測繪中的應用分析

查立

(吉林省水利水電勘測設(shè)計研究院，吉林長春 130021)

隨著國家科學技術(shù)的不斷發(fā)展變化，數(shù)碼技術(shù)隨之得到廣泛的應用，目前，一種數(shù)碼測繪技術(shù)正在被廣泛的運用，即激光雷達測繪技術(shù)。該技術(shù)的廣泛應用使得我國的建筑工程在工程測繪上有了很大的發(fā)展前景，使工程測繪的過程更加簡便快捷，并提高了數(shù)據(jù)的準確性。對激光雷達測繪技術(shù)進行分析，并對其在工程測繪中如何應用加以探討，有關(guān)經(jīng)驗可供相關(guān)專業(yè)人員參考。

激光雷達測繪;工程測繪;技術(shù)應用

0 引言

激光雷達測繪技術(shù)是一種由GPS技術(shù)提供的空間位置測繪系統(tǒng)，該技術(shù)是利用慣性測量技術(shù)來完成其對測繪物體的激光法相引導的。該技術(shù)包括激光系統(tǒng)以及計算機系統(tǒng)兩部分，這兩部分通過合作來完成建筑工程的測繪工作。該技術(shù)在工程測繪的諸多方面都得到了很好的運用，那么激光雷達測繪技術(shù)到底與傳統(tǒng)的測繪技術(shù)有什么不同呢?

1 激光雷達測繪技術(shù)

1.1 概述

激光雷達測繪技術(shù)是由激光系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)兩部分組成的，其中激光系統(tǒng)負責向外供給激光脈沖，而計算機系統(tǒng)則負責存儲大量數(shù)據(jù)以及對數(shù)據(jù)進行有效的處理。它可以在進行測繪工作時同時獲得測繪目標的空間三維坐標，再通過計算機對測繪目標的數(shù)碼攝像片進行操作，最終得出測繪目標的實體三維模型。該技術(shù)的應用可以將工程建筑中的物體用最真實的模型展現(xiàn)出來，使其快速得到該物體的立體空間信息。

該技術(shù)是利用電磁波發(fā)射出探測信號，將探測信號發(fā)射至目標所在地，然后快速將目標的信號返回來，通過返回的信號與發(fā)射的信號進行比較，進而對目標的所在地點進行信息的了解，例如距離、高度等。同時，若目標為動態(tài)目標，則該目標的動態(tài)信息也可以進行了解、跟蹤以及探測。激光雷達如按照不同的方法分類，還可以分為連續(xù)波激光雷達、脈沖激光雷達等等。

1.2 工作原理

激光雷達測繪技術(shù)不僅需要GPS技術(shù)的支持，同時還需要INS技術(shù)的應用，獲取的數(shù)據(jù)來源是其主要測繪目標，以達到對測繪目標的形態(tài)以及空間分布的展現(xiàn)。激光雷達利用其技術(shù)的精密配合達到對測繪目標的高度形態(tài)呈現(xiàn)，是雷達技術(shù)的一大突破性成就，并且目前能夠在地面上使用的雷達技術(shù)，在水下同樣也可以精確的使用。該技術(shù)的優(yōu)勢多數(shù)來自激光的優(yōu)勢，因為激光的測量準確度相對較高，在4 cm以內(nèi)可以實現(xiàn)精確度很高的測量。但該技術(shù)不光依靠其激光的準確測量來達到對物體的精確測繪，同時還需要用慣性測量單位發(fā)揮相應的作用。該系統(tǒng)中含有一個窄帶激光器，它可以將脈沖信號發(fā)射到物體表面，通過對其迅速擊打來實現(xiàn)對目標物的測量，同時，系統(tǒng)中的接收器對其進行精密的數(shù)據(jù)分析及統(tǒng)計。利用光速度的脈沖信號可以實現(xiàn)在下一個信號發(fā)出之前就返回的快速記錄，因此，可以對測量的目標進行快速測量并且很完整的記錄下來。

2 在工程測繪中的應用[1-5]

2.1 基礎(chǔ)測繪中的應用

基礎(chǔ)測繪是工程測繪中的基礎(chǔ)性測量，它是對測繪目標的基礎(chǔ)信息的測量工作，其中包括數(shù)字線劃地圖、數(shù)字正射影像等的測繪，它應該將數(shù)字影像實現(xiàn)基本反映并進行切割。雖然是基礎(chǔ)測繪，但卻需要精確的三維數(shù)據(jù)信息，因此激光雷達技術(shù)在基礎(chǔ)測繪中必須得以應用。例如:數(shù)字的正攝影像可以對數(shù)字進行微分的糾正，可以使地形的信息得到精確的數(shù)據(jù)。在這方面，機載的激光雷達可以實現(xiàn)對高精度的攝像進行微分糾正，使得數(shù)字正攝影像能夠更容易做到完美。由于這一技術(shù)的使用，工程測繪中基礎(chǔ)測繪的成本會大大降低，還提高了測繪的效率，同時能夠更好的實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。

2.2 精密測繪中的應用

工程中既然有基礎(chǔ)的測繪，就必然有精密工程的測繪，在精密工程的測繪中，大多數(shù)都涉及到對測繪目標的細節(jié)數(shù)據(jù)的采集，在對細節(jié)數(shù)據(jù)測繪完畢的基礎(chǔ)之上還要對目標的三維坐標等有所收獲。例如:在對建筑的測量中，需要對其各方面進行測量，還要測量其三維坐標以及形成三維模型。在這樣的精密測繪工程上，激光雷達測繪技術(shù)以及機載激光測繪技術(shù)都可以實現(xiàn)，它可以將數(shù)碼相片中得到的關(guān)于測繪目標的紋理信息，與形成的三維模型進行疊加比較，通過疊加形成完整的一個三維模型之后，就可以對相應的建筑物以及景觀做規(guī)劃、分析等具體工作。例如在對鐵路的設(shè)計中，該技術(shù)可以實現(xiàn)對高精的地面進行測繪，同時繪制出精確度極高的模型，并能夠提供施工的精確方法及相關(guān)數(shù)據(jù)，為其設(shè)計的過程提供了很好的借鑒。對于公共區(qū)域內(nèi)的地形進行搶修電路時，可以對電路與地面的高度數(shù)據(jù)進行精確計算，以便及時搶修。

2.3 數(shù)字礦山中的應用

對于數(shù)字礦山的構(gòu)建，是滿足國家現(xiàn)階段對環(huán)境、經(jīng)濟建設(shè)的一項可持續(xù)發(fā)展的構(gòu)建，但同時對經(jīng)濟、環(huán)境也有相對較嚴格的要求。目前，一部分依靠礦山來發(fā)展經(jīng)濟的城市，幾乎都因為對礦山開采過度而導致環(huán)境出現(xiàn)巨大問題，因此面臨著環(huán)境資源枯竭、經(jīng)濟發(fā)展停滯的現(xiàn)象，同時在市場的大量需求的迫切情況下，礦山開采也成了一大難題。面臨這樣的發(fā)展現(xiàn)狀，必須要尋求解決的方法，而數(shù)字礦山的建設(shè)能夠有效的解決當前所面臨的問題。數(shù)字礦山的建設(shè)就是利用激光雷達技術(shù)的精確優(yōu)勢對整個礦山的數(shù)據(jù)進行精密的采集，并且形成三維的立體礦山模型，在形成礦山模型之后對每一部分采用分層構(gòu)建的形式，來進行分析評價。利用這種方法，可以對礦山的數(shù)據(jù)得到很好的反饋，同時能夠連續(xù)快速的得到礦山的數(shù)據(jù)以及多個礦山的數(shù)據(jù)信息，能夠使礦山的數(shù)據(jù)模型得到清晰的展現(xiàn)。更具優(yōu)勢的地方在于這一方法可以對礦山區(qū)未來將發(fā)生的事故進行一個簡單的預測，在一定程度上，提高了礦山工作的安全性，也將工作的模式以及性質(zhì)做了些許的改變。同時，利用該技術(shù)可以對礦山中坍塌或沉陷的地方進行評估與分析，對其地質(zhì)災害的防御與檢測有很大的推動作用。

2.4 電力與管道方面的應用

激光雷達測繪技術(shù)可以應用在電力與管道方面，能夠?qū)崿F(xiàn)電力的快速傳輸以及管道的布圖。該技術(shù)可以實現(xiàn)對直升機平臺工作中的傳輸線路進行精確測量，它可以使直升機按照布好的管道以及電力線傳輸?shù)穆肪€準確飛行，由于其在這種情況下，可以隨意的調(diào)整飛行的高度與速度，因此，可以使測繪工作得到更好更完善的數(shù)據(jù)信息。在某種程度上相較于固定機翼花費的成本相對較少。

2.5 城市規(guī)劃上的應用

隨著社會的發(fā)展，城市化的進步，城市中許多地方都需要進行城市規(guī)劃。進入21世紀的我國，科技上發(fā)展了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化工業(yè)，同時，在城市進行重新規(guī)劃時，更需要數(shù)字化工業(yè)。激光雷達技術(shù)可以將城市規(guī)劃中的數(shù)字化建設(shè)得到全新的技術(shù)提升以及改進。同時，能夠使其得到更好的精確度較高的數(shù)據(jù)，在城市規(guī)劃中也能夠得到很好的建筑效果三維立體圖。這對城市規(guī)劃的整體布局有了很大的影響。

2.6 森林業(yè)發(fā)展中的應用

在森林業(yè)的發(fā)展中，通常用到的是機載激光雷達測繪技術(shù)，因為在森林業(yè)中，各項工作都對數(shù)據(jù)有精確的高要求，而傳統(tǒng)的測繪技術(shù)很難達到其要求，因此要采用新近的激光測繪技術(shù)。該技術(shù)能夠?qū)涔谙旅娴牡匦芜M行測繪，相對于衛(wèi)星成像，它能夠在測繪的同時獲取樹的高度值等其它數(shù)據(jù)，并對樹木的相關(guān)信息進行精確的計算以及利用。

3 結(jié)語

綜上所述，文章對激光雷達測繪技術(shù)在工程中的廣泛應用進行了簡單的探討，體現(xiàn)了激光雷達測繪技術(shù)已經(jīng)在我國的工程測繪中得到了廣泛的應用。由此可見，激光雷達測繪技術(shù)相比于傳統(tǒng)的測繪技術(shù)，擁有更方便，更快捷，更準確的優(yōu)勢存在，它不僅能夠達到傳統(tǒng)測繪技術(shù)的技術(shù)水平，還能夠在更高層次的技術(shù)上得到全新的突破，對其工程測繪的工作效率起到了巨大的作用。但由于該項技術(shù)在我國的發(fā)展較晚，更多的技術(shù)還未得到很好的應用與開發(fā)，因此，在這方面，我國的工程測繪施工隊伍還需提高對該技術(shù)的了解和應用程度，使其能夠發(fā)揮出更多的作用，完善測繪方法。

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1009-7716(2015)11-0209-02

2015-08-20

查立(1957-)，男，遼寧沈陽人，高級工程師，從事工程測繪工作。