工程測繪中激光雷達(dá)測繪技術(shù)的應(yīng)用探析

王澤運(yùn)

（黑龍江鶴崗市礦井建設(shè)安裝工程處）

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的飛速發(fā)展下，科學(xué)技術(shù)也在日益進(jìn)步，當(dāng)前相關(guān)單位已經(jīng)將激光雷達(dá)測繪手段使用到工程測繪領(lǐng)域中，通過相應(yīng)的實(shí)踐結(jié)果得知，該技術(shù)手段的精確度得到了大幅度的提高，并且得到了有關(guān)領(lǐng)域的普遍認(rèn)可，人們對(duì)測繪的需要也得到了相應(yīng)的滿足。對(duì)此，本文主要在工程測繪中使用激光雷達(dá)測繪手段進(jìn)行了分析，提出相關(guān)見解，提供給相關(guān)人士。

關(guān)鍵詞：工程測繪；激光雷達(dá)；測繪技術(shù)

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷繁榮，從目前的發(fā)展形勢上看，對(duì)工程測繪的整體水平提出了更高的要求，以往的測繪手段已經(jīng)不能滿足當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展腳步，因此測繪技術(shù)得到了社會(huì)各界的普遍關(guān)注。相關(guān)單位使用新型的激光雷達(dá)測繪手段，能夠從整體上提高測繪水平，促進(jìn)測繪行業(yè)的不斷發(fā)展。本文主要從工程測繪的角度出發(fā)，對(duì)雷達(dá)測繪手段的具體使用情況進(jìn)行了分析，提出合理化建議，供以借鑒。

1 激光雷達(dá)測試技術(shù)概述

激光雷達(dá)測繪手段包含很多技術(shù)，具體體現(xiàn)在以下幾方面：第一，激光發(fā)射技術(shù)。隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的飛速發(fā)展，氣體激光器以及相關(guān)激光器都是激光雷達(dá)發(fā)射所選擇的主要光源。其中，半導(dǎo)體激光器包含很多的工作性質(zhì)，電注入激勵(lì)在當(dāng)前社會(huì)的相關(guān)領(lǐng)域得到了普遍的認(rèn)可，并且發(fā)展的迅速，它具有很大的波長范圍，將性能參數(shù)以及相應(yīng)的輸出功率加以提升。由于半導(dǎo)體浦固體激光器有著諸多的優(yōu)勢，如質(zhì)量輕、量子效率高等，而且體積小，因此在相關(guān)領(lǐng)域得到了廣泛的使用。

第一，激光發(fā)射機(jī)技術(shù)。如今，氣體激光器和半導(dǎo)體泵浦固體激光器是激光雷達(dá)發(fā)射機(jī)選擇的光源。半導(dǎo)體激光器包括諸多工作物質(zhì)和激勵(lì)方式，電注入激勵(lì)如今應(yīng)用得比較廣泛，并且獲得了較快的發(fā)展，它有著更大的波長覆蓋范圍，提升了各項(xiàng)性能參數(shù)和輸出功率。半導(dǎo)體泵浦固體激光器具有較高的量子效率和較輕的質(zhì)量，并且體積不是很大，有著較好的光束質(zhì)量和較長的工作壽命，因此得到了廣泛應(yīng)用。

第二，空間掃描技術(shù)。一般情況下，掃描形式可以分成以下兩種：一宗是掃描體制技術(shù)；另一種是非掃描體制技術(shù)。掃描體制技術(shù)得到了相關(guān)領(lǐng)域的普遍認(rèn)可，使用機(jī)械掃描的最多，掃描頻率較高，由于使用的機(jī)械結(jié)構(gòu)就存在較大的差別，因此所獲得的圖樣也是不一致的。

第三，終端信心的處理技術(shù)。該處理體系簡單的說是對(duì)不同傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、掃描機(jī)等采取的協(xié)調(diào)控制，所得到的信息是通過接收機(jī)的形式輸送的，最終在獲得相應(yīng)的信息。與此同時(shí)，相關(guān)人員需要對(duì)三維圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼．?dāng)前，一般是利用計(jì)算機(jī)來對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置的，通過FPGA的形式得以實(shí)現(xiàn)的。

2 激光雷達(dá)測繪技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用

第一，基礎(chǔ)測繪。該測繪形式主要是為了達(dá)到測繪工程中的基本要求的。一般而言，工程測繪實(shí)際上是收集以及整理相應(yīng)的信息。所以，當(dāng)處于基礎(chǔ)測繪時(shí)期的情況下，需要對(duì)數(shù)字影像進(jìn)行處理，從而形成相應(yīng)的測繪地圖。就測繪工程來說，數(shù)字?jǐn)z像工作具有一定的復(fù)雜性，而且還要依據(jù)相應(yīng)的設(shè)計(jì)以及規(guī)劃來完成。通過有關(guān)試驗(yàn)表明，利用激光雷達(dá)技術(shù)手段，采取三維坐標(biāo)的形式，能夠?qū)θS坐標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確的定位。機(jī)栽激光雷達(dá)技術(shù)能夠?qū)⑷S坐標(biāo)呈現(xiàn)出來，從而使相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)，能夠準(zhǔn)確的形成相應(yīng)的影響，大大節(jié)約了成本，將生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大。與此同時(shí)，激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)有著很高的精度，能夠?qū)⑾鄳?yīng)的信息呈現(xiàn)出來，通過利用這些信息，可以有效的提高測量的準(zhǔn)確性。

第二，精密工程的測量。精密工程的測量內(nèi)容主要是采集測量目標(biāo)，對(duì)相應(yīng)的三維坐標(biāo)信息或者三維物體模型等進(jìn)行搜集，在諸多行業(yè)領(lǐng)域中都需要開展這些工作，比如沉降測量、電力選線、文物考古等。要實(shí)現(xiàn)這些目的，非常有效的方法就是地面激光雷達(dá)和機(jī)載激光雷達(dá)。借助于數(shù)碼相片，可以有效獲取紋理信息，并且疊加構(gòu)筑物模型，從而構(gòu)建三維模型，這樣可以更好地規(guī)劃分析景觀，做出更加科學(xué)的規(guī)劃和決策。比如在鐵路設(shè)計(jì)、公路設(shè)計(jì)中，應(yīng)用激光雷達(dá)技術(shù)可以給出具有較高精度的地面高程模型，這樣可以更好地設(shè)計(jì)線路，精確地計(jì)算施工方法。在設(shè)計(jì)電力線路的過程中，借助于激光雷達(dá)數(shù)據(jù)，搜集相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，可以全面了解整個(gè)線路。在維護(hù)或者搶修電力線路的過程中，有激光雷達(dá)數(shù)據(jù)點(diǎn)部署于電力線路中，再結(jié)合對(duì)應(yīng)地面裸露點(diǎn)的高程，就可以對(duì)任意位置線路和地面的距離進(jìn)行計(jì)算，使維護(hù)和搶修工作更加便利。

另外，將激光雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用到樹木密集區(qū)，可以對(duì)需要砍伐樹木的面積和木材量進(jìn)行科學(xué)的估算。三是數(shù)字礦山的構(gòu)建。在構(gòu)建數(shù)字礦山時(shí)，需要將環(huán)境保護(hù)等要求納入考慮范圍，以實(shí)現(xiàn)礦山的可持續(xù)發(fā)展。近些年來，我國礦業(yè)和礦業(yè)城市在發(fā)展過程中遇到了諸多困難，并且礦山的環(huán)境問題和資源枯竭問題日益嚴(yán)重，在一定程度上限制了礦山系統(tǒng)的功能。針對(duì)這種情況，需要充分重視數(shù)字礦山，借助激光雷達(dá)數(shù)據(jù)濾波來迅速提取礦區(qū)內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)，構(gòu)建三維虛擬地面模型，并且確定建筑物的合理區(qū)域，提取建筑物的頂面信息，以便重建建筑物模型。通過匹配融合建筑物的模型和地面，可以有效評(píng)價(jià)塌陷區(qū)的生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)狀況，分析沉陷導(dǎo)致的土地侵蝕和裂縫，對(duì)沉陷區(qū)建筑物的破壞情況進(jìn)行調(diào)查，還可以對(duì)滑坡地質(zhì)災(zāi)害等進(jìn)行檢測。

第三，電力傳輸和管道布圖。就測量傳輸線路而言，可以通過激光雷達(dá)系統(tǒng)來得以實(shí)現(xiàn)。利用直升機(jī)能夠順著電力線或者是相應(yīng)的管道飛行，和固定翼飛機(jī)相比，能夠起到節(jié)約成本的效果，并且依據(jù)不同情況，可以對(duì)飛機(jī)的速度等方面進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，所得到的數(shù)據(jù)能夠更加的準(zhǔn)確。倘若將有關(guān)設(shè)備使用到激光雷達(dá)的平臺(tái)上，例如數(shù)字相機(jī)等，不但能夠達(dá)到測量的目的，而且還能夠?qū)€路的開展實(shí)現(xiàn)同步的效果。

第四，森林工業(yè)的應(yīng)用。機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)最早應(yīng)用的商業(yè)領(lǐng)域即森林工業(yè)，由于森林業(yè)發(fā)展與國土管理都需要森林及其樹冠下端地形的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，而傳統(tǒng)技術(shù)中很難獲得樹高及樹的密度的精確信息。機(jī)載激光雷達(dá)與衛(wèi)星成像不同，當(dāng)利用這種技術(shù)勘測樹冠下的地形時(shí)，還可同時(shí)獲得樹的高度。在對(duì)數(shù)據(jù)的后處理中，獨(dú)立的激光返回值可分為地面返回值與植被返回值兩部分，并以此計(jì)算出更多林業(yè)相關(guān)信息，如樹高、材質(zhì)、樹冠覆蓋以及生態(tài)環(huán)境等，這些都是傳統(tǒng)攝影測量或者地面測量無法獲得的信息內(nèi)容。

結(jié)束語

總而言之，激光雷達(dá)測繪技術(shù)有著較多的優(yōu)點(diǎn)，在工程測繪中使用該技術(shù)手段，有著顯著的效果，可以得到更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，從而促進(jìn)測繪行業(yè)的不斷進(jìn)步。希望在未來的發(fā)展道路上，該技術(shù)手段能夠在更多的領(lǐng)域得到普遍的認(rèn)可，為我國社會(huì)的經(jīng)濟(jì)繁榮做出貢獻(xiàn)。

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