工程測(cè)繪中激光雷達(dá)測(cè)繪的應(yīng)用分析

刁宇

摘要：因測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)測(cè)繪成果的要求越來越高，傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)難以達(dá)到人們的預(yù)期要求，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)在這一時(shí)期開始盛行，并不斷發(fā)展、完善，現(xiàn)已成為工程建設(shè)中重要的測(cè)繪技術(shù)之一。激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，提高了測(cè)量的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度，自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集縮短了測(cè)量時(shí)間，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了工作的效率。

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

中圖分類號(hào)：TB22； TN958.98 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-9129（2018）07-0122-02

Abstract： because of the development of surveying and mapping technology， the society demands more and more surveying and mapping achievements， and the traditional surveying and mapping technology is difficult to meet the expectations of people. With the development of science and technology in our country， In this period， lidar surveying and mapping technology has become one of the most important surveying and mapping technologies in engineering construction. The application of lidar surveying and mapping technology has improved the accuracy of measurement data. Automatic data acquisition shortens the measuring time， greatly reduces the labor intensity and improves the working efficiency.

Key words： engineering mapping； lidar mapping； application

1 導(dǎo)言

21世紀(jì)是信息化時(shí)代，激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)得到新的發(fā)展與突破。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，社會(huì)體制的不斷改革，激光雷達(dá)技術(shù)逐步深入到工程建設(shè)的各個(gè)發(fā)展環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)社會(huì)發(fā)展的現(xiàn)代化、信息化與智能化。為此，分析激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用與實(shí)踐，為我國工程建設(shè)領(lǐng)域的發(fā)展提供可靠的參考意見。

2 激光雷達(dá)技術(shù)的原理

Lidar屬于集激光，是由全球定位系統(tǒng)（GPS）和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）為一體的系統(tǒng)，主要用來獲取數(shù)據(jù)來源，并實(shí)現(xiàn)清晰的DEM。彼此的密切配合，能夠很清楚的指定激光速在物體上留下的擊打痕跡。還可以分為能夠獲取地面數(shù)字高程模型（DEM）的地形LIDAR系統(tǒng)和已經(jīng)成熟應(yīng)用的用于獲得水下DEM的水文LIDAR系統(tǒng)，以上系統(tǒng)均是依靠激光展開探測(cè)和測(cè)量。激光自身就具有高精度的測(cè)量功能，測(cè)距精確度可以實(shí)現(xiàn)不足4 cm的效果。但是Lidar系統(tǒng)的精確水平不僅僅由于單純激光作用，還需慣性測(cè)量單元（IMU）三者共同發(fā)揮作用。Lidar系統(tǒng)含有單束窄帶激光器和接收系統(tǒng)。激光器實(shí)現(xiàn)光脈沖的產(chǎn)生并發(fā)射，迅速擊打物體表面后，發(fā)射到原處，最后將由接收器處理。光脈沖發(fā)射出之后直到發(fā)射原地時(shí)所用時(shí)間均有接收器進(jìn)行精確的測(cè)量和統(tǒng)計(jì)。由于光脈沖憑借光速傳播，因此，下一個(gè)光脈沖發(fā)射之前的上一次光脈沖所用時(shí)間已經(jīng)被接聽器所測(cè)量記錄下來了。鑒于光速是已知的，傳播時(shí)間即可被轉(zhuǎn)換為對(duì)距離的測(cè)量。

3 激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的分類

激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)具體可以分為地面三維激光掃描技術(shù)與機(jī)載激光雷達(dá)掃描技術(shù)兩種。

首先，地面三維激光掃描技術(shù)結(jié)合掃描儀器、數(shù)碼照相機(jī)以及定位系統(tǒng)，從地面對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行拍攝掃描，運(yùn)用三維數(shù)字系統(tǒng)對(duì)獲取到的影像以及傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行精確加工，完成三維空間數(shù)據(jù)的采集工作。

其次，機(jī)載激光雷達(dá)掃描技術(shù)依托高精度的激光儀器、定位設(shè)備以及數(shù)碼相機(jī)，能夠?qū)Ρ粶y(cè)目標(biāo)進(jìn)行同步的測(cè)量，高效快速實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)量。測(cè)量完成之后，軟件系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以及計(jì)算，得到高準(zhǔn)確度的三維空間測(cè)量數(shù)據(jù)。

4 工程測(cè)繪中具體運(yùn)用激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)

4.1基礎(chǔ)測(cè)繪

在實(shí)際使用之中，激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)因?yàn)槔昧薌PS技術(shù)，所以有著較為全面的三維立體技術(shù)，而在基礎(chǔ)測(cè)繪之中，很多測(cè)繪工作需要三維信息的支撐。例如在基礎(chǔ)測(cè)繪之中，數(shù)字正射影像可以進(jìn)行地形面貌的微分糾正，當(dāng)然這需要精確地形信息的基礎(chǔ)，落實(shí)到實(shí)際工作之中，這種工作模式無論是對(duì)于設(shè)備還是人員的需求都較高。但是如果使用激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)，可以有效的為其提供相應(yīng)的三維坐標(biāo)，這就極大的便利了數(shù)字正射影像的正常工作，減少了工作成本，同時(shí)對(duì)于工作準(zhǔn)確性進(jìn)行了保證。而且激光點(diǎn)附近的云數(shù)據(jù)自身精度較高，可以有效的反應(yīng)環(huán)境信息，進(jìn)而在測(cè)繪工作之中，可以依靠這些數(shù)據(jù)將測(cè)量的準(zhǔn)確性進(jìn)行穩(wěn)步提升。

4.2精密工程

在一些精密工程的開展過程之中，同樣需要工程測(cè)繪技術(shù)的輔助。其主要測(cè)量?jī)?nèi)容也就是采集測(cè)量目標(biāo)，針對(duì)于目標(biāo)的各種地貌信息都應(yīng)該進(jìn)行描述，然后通過這些描述，來進(jìn)行相關(guān)的精密工作。在實(shí)際的工作之中，精密工程包含了較多種類的相關(guān)工作，例如考古作業(yè)、沉降測(cè)量等方面的工作。在這些工作作業(yè)過程之中，可以使用地面激光雷達(dá)，然后獲取相關(guān)地形的具體地貌特征，進(jìn)而可以建造相關(guān)的建筑物模型，為后期作為進(jìn)行更為良好的前期規(guī)劃。精密工程涉及到了生活的諸多方面，所以說在工程測(cè)繪之中應(yīng)用激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)，對(duì)于精密工程的提升也是顯而易見的。

4.3數(shù)字礦山

數(shù)字礦山是現(xiàn)代逐漸演化的概念，通過對(duì)于礦山進(jìn)行精密管理，一方面保證環(huán)境，另外一方面也進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展的主要思想。伴隨著經(jīng)濟(jì)條件的進(jìn)步，人們對(duì)于自然資源的開采挖往往存在過度的情況，我國的基本情況同樣如此，很多時(shí)候礦物資源已經(jīng)形成枯竭的情況，所以在現(xiàn)代的發(fā)展歷程之中，需要對(duì)于礦山采取更為良好的管理模式，也就是數(shù)字礦山的構(gòu)建。在現(xiàn)代之中想要達(dá)成數(shù)字礦山的構(gòu)建，便離不開激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，通過該項(xiàng)技術(shù)對(duì)于礦山的基本情況進(jìn)行掌握，進(jìn)而構(gòu)造礦山相應(yīng)的三維模型，進(jìn)而可以對(duì)于整個(gè)礦山區(qū)域進(jìn)行合理規(guī)劃。而且根據(jù)三維模型可以對(duì)于一些意外情況進(jìn)行良好控制，對(duì)于一些發(fā)生了崩塌的地區(qū)進(jìn)行治理，保證城市建立不會(huì)因?yàn)檫@些崩塌進(jìn)行造成自身的損害。

激光雷達(dá)類型的測(cè)繪技術(shù)不僅在當(dāng)前的工程測(cè)繪階段能有良好的效果，同時(shí)這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成為了測(cè)繪工作未來的發(fā)展趨勢(shì)。而在運(yùn)用這項(xiàng)探測(cè)技術(shù)的時(shí)候，為了能強(qiáng)化激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)某幾方面的性能，還可以和其他設(shè)備聯(lián)合使用，促進(jìn)激光雷達(dá)技術(shù)取得進(jìn)一步的發(fā)展。

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