激光雷達(dá)測(cè)繪在工程測(cè)繪中的應(yīng)用

張廣振

摘要：工程測(cè)繪工作對(duì)于工程質(zhì)量的保證及其順利完成具有重要作用。為保證工程測(cè)繪的質(zhì)量，將相應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用其中十分必要，激光雷達(dá)測(cè)繪能夠?yàn)楣こ虦y(cè)繪工作的完成提供保證，目前，將其應(yīng)用在具體工作中已經(jīng)成為了工程領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)主要趨勢(shì)。文章主要論述的便是關(guān)于激光雷達(dá)測(cè)繪在工程測(cè)繪中的應(yīng)用的有關(guān)問(wèn)題，希望通過(guò)文章的論述，能夠?yàn)楣こ虦y(cè)繪領(lǐng)域提供具有參考價(jià)值的意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：工程測(cè)繪；激光雷達(dá)測(cè)繪；應(yīng)用

引言

在過(guò)去，我國(guó)工程測(cè)繪工作所應(yīng)用的均為傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)，傳統(tǒng)技術(shù)對(duì)于測(cè)繪工程可以提供一定程度的幫助，但效果并不是十分明顯，同時(shí)，在長(zhǎng)期的應(yīng)用過(guò)程中，傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)的劣勢(shì)也開(kāi)始逐漸顯現(xiàn)，因此，將新的技術(shù)應(yīng)用到工程測(cè)繪中開(kāi)始變得迫不及待。激光雷達(dá)測(cè)繪在工程測(cè)繪中的應(yīng)用具有很大優(yōu)勢(shì)，大量實(shí)踐證明，這一測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于測(cè)繪效率的提高以及測(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確性都十分重要。

一、 激光雷達(dá)測(cè)繪原理及分類(lèi)

對(duì)激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的了解是保證其應(yīng)用過(guò)程能夠順利實(shí)現(xiàn)的主要手段，同時(shí)也是工作人員必須具備的一項(xiàng)基本素質(zhì)。總的來(lái)說(shuō)，在對(duì)激光雷達(dá)進(jìn)行分類(lèi)時(shí)，可以根據(jù)激光器以及探測(cè)技術(shù)兩個(gè)角度入手，同時(shí)也可以按照其功能對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)，無(wú)論哪種分類(lèi)方式都是工作人員必須要了解的。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)在激光器的研究方面已經(jīng)取得了很大程度的進(jìn)展，同時(shí)，國(guó)內(nèi)激光器的類(lèi)型也得到了拓展與增加，這能夠?yàn)楣こ虦y(cè)繪領(lǐng)域提供重要的支持。在探測(cè)技術(shù)方面，激光雷達(dá)可以分為直接探測(cè)與想干探測(cè)兩種類(lèi)型，上述兩種類(lèi)型在功能以及應(yīng)用手段方面均存在差距，在具體應(yīng)用過(guò)程中，工作人員一定要認(rèn)識(shí)到兩者之間的不同。

二、 激光雷達(dá)測(cè)繪關(guān)鍵技術(shù)

對(duì)激光雷達(dá)測(cè)繪關(guān)鍵技術(shù)的了解能夠?yàn)楣ぷ魅藛T對(duì)其應(yīng)用過(guò)程提供參考?？偟膩?lái)說(shuō)，激光雷達(dá)測(cè)繪關(guān)鍵技術(shù)主要包括發(fā)射機(jī)技術(shù)、空間掃描技術(shù)、終端處理技術(shù)以及高靈敏度接收機(jī)技術(shù)幾種，主要體現(xiàn)在以下方面：

（1） 對(duì)發(fā)射機(jī)技術(shù)的分析。發(fā)射機(jī)技術(shù)在激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)中屬于一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，就目前的情況看，激光雷達(dá)發(fā)射機(jī)選擇的光源主要是氣體激光器和半導(dǎo)體泵浦固體激光器等。其中半導(dǎo)體激光器所包含的工作物質(zhì)很多，且體積較小，激勵(lì)方式有電泵式、電注入式和高能電子束。

（2）對(duì)空間掃描技術(shù)的分析。掃描方式分為掃描體制和非掃描體制，目前國(guó)內(nèi)多采用掃描體制。應(yīng)用最多的是機(jī)械掃描方式，掃描頻率很高，能用不同機(jī)械結(jié)構(gòu)得到不同掃描圖樣。二元光學(xué)式新興重要分支，但目前工程應(yīng)用還不成熟，掃描角度小，透過(guò)率也較低。

（3）對(duì)終端信息處理技術(shù)的分析。該處理系統(tǒng)不僅要同步協(xié)調(diào)控制各個(gè)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、掃描機(jī)、激光器和各個(gè)信號(hào)處理電路，還要處理從接收機(jī)送出信息，目標(biāo)距離信息要努力獲取，同時(shí)還要完成錄取、產(chǎn)生及處理重構(gòu)系統(tǒng)的三維圖像數(shù)據(jù)。目前設(shè)計(jì)該系統(tǒng)主要采用計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路完成，用FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)測(cè)距單元，同時(shí)還要采用精密測(cè)時(shí)的技術(shù)等。

（4）對(duì)高靈敏度接收機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的分析。接收單位由光電探測(cè)器、光學(xué)系統(tǒng)和回波檢測(cè)處理電路等等組成，設(shè)計(jì)基本要求是：高回波探測(cè)概率、高接受靈敏度以及低的虛警率。工程應(yīng)用中，要合理提高接收機(jī)的靈敏度來(lái)提高激光測(cè)距機(jī)性能。激光接收機(jī)核心部件是探測(cè)器，一定要合理選擇使用探測(cè)器。由于雪崩光電二極管有可靠性好、體積小、內(nèi)增益高等優(yōu)點(diǎn)，首選用在工程中。

三、激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中應(yīng)用策略

將激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用在具體工程測(cè)繪領(lǐng)域，對(duì)于測(cè)繪結(jié)果準(zhǔn)確性的保證以及測(cè)繪效率的提高具有十分重要的作用，想要保證其應(yīng)用效果，就必須要從其應(yīng)用策略出發(fā)。具體而言，激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用策略主要體現(xiàn)在以下方面：

（一）基礎(chǔ)測(cè)繪工作中對(duì)激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用

所謂的基礎(chǔ)測(cè)繪主要指的是對(duì)工程項(xiàng)目施工場(chǎng)地進(jìn)行的測(cè)繪工作，其工作目的在于實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的基本要求和主要施工目的，通常來(lái)說(shuō)工程測(cè)繪是一種對(duì)有關(guān)測(cè)量物體的基本信息進(jìn)行搜集和整理的，因此在這一工作階段應(yīng)當(dāng)是以數(shù)字影像為主要技術(shù)要求進(jìn)行的。

（二）精密工程的測(cè)量中對(duì)激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用

測(cè)量都是一個(gè)復(fù)雜、系統(tǒng)的工作模式，它設(shè)計(jì)到多方面的內(nèi)容加測(cè)量目標(biāo)、三維立體坐標(biāo)、三維物體模型等，因此整個(gè)測(cè)量工作的開(kāi)展也是極為復(fù)雜和繁瑣的包含了多種不同的工作流程加水文地質(zhì)測(cè)量、沉降觀測(cè)、電力選線、變形控制等地面激光雷達(dá)和機(jī)載激光雷達(dá)就是解決這類(lèi)問(wèn)題的有效方法。

（三）數(shù)字城市建設(shè)中對(duì)激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用。

在工程實(shí)踐中，人們發(fā)現(xiàn)運(yùn)用激光雷達(dá)技術(shù)可以在空中或地面通過(guò)激光多角度掃描地面的建筑物，從而能夠快速、準(zhǔn)確獲知所測(cè)量目標(biāo)的三維點(diǎn)（高密度且高精度）的空間坐標(biāo)，然后再借助計(jì)算機(jī)軟件，可以較好地對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)實(shí)施模型建構(gòu)與紋理的映射，甚至可以全方位地構(gòu)建出面積比較大的數(shù)字城市的三維模型。

（四）數(shù)字礦山的構(gòu)建中對(duì)激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)字礦山的建立既滿足環(huán)境友好型、經(jīng)濟(jì)節(jié)約型社會(huì)需要也對(duì)促進(jìn)礦山可持續(xù)發(fā)展具有重要作用近年來(lái)朧國(guó)礦業(yè)及礦業(yè)城市遇到了生存與發(fā)展的困境而礦山生態(tài)環(huán)境、資源枯竭等問(wèn)題嚴(yán)重礦山系統(tǒng)內(nèi)的功能受到局限礦山的人力、物力、財(cái)力都有所影響若想解決這些問(wèn)題必須加強(qiáng)對(duì)數(shù)字礦山的重視。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述文章不難看出，工程測(cè)繪工作對(duì)于我國(guó)工程領(lǐng)域的發(fā)展十分重要，想要使這一工作能夠被很好的完成，就一定要將相應(yīng)技術(shù)應(yīng)用到具體測(cè)繪工作中，激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于工程測(cè)繪工作的順利完成具有重要作用，因此，領(lǐng)域內(nèi)的工作人員必須要在了解其原理以及分類(lèi)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)相應(yīng)策略的應(yīng)用促使其應(yīng)用效果的提高，這無(wú)論對(duì)于工程測(cè)繪領(lǐng)域來(lái)講還是對(duì)整個(gè)社會(huì)來(lái)講都具有重要的價(jià)值，因此必須被重視。

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