工程測(cè)繪中激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用分析

方玉丹

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，測(cè)繪設(shè)備的現(xiàn)代化進(jìn)程不斷加快，由此帶動(dòng)了測(cè)繪技術(shù)的迅猛發(fā)展。激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)作為一種先進(jìn)的現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)之一，取得了長(zhǎng)足的發(fā)展和普及。該技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了測(cè)繪工作的效率以及準(zhǔn)確率，為建筑事業(yè)發(fā)展做出了重大的貢獻(xiàn)。本文主要對(duì)工程測(cè)繪中激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析。

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

中圖分類號(hào)：TN958.98 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）20-0179-02

近些年來，我國在工程建筑、國防航空等方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，各項(xiàng)工程事業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)工程測(cè)繪工作提出了越來越高的要求，傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)不能滿足工程測(cè)繪對(duì)于精準(zhǔn)度的要求，因此新型的激光雷達(dá)探測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并且在眾多的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)不僅提高了測(cè)繪工作的精準(zhǔn)度，而且大大提高了工作效率，極大的促進(jìn)了我國工程測(cè)繪行業(yè)的發(fā)展。

1 激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的分類及原理

激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)包括地面和機(jī)載兩大類。機(jī)載是指激光探測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)安裝在飛機(jī)上，它能夠精準(zhǔn)的分析出地面上物體的三個(gè)坐標(biāo)系，從而滿足了三維空間內(nèi)的信息實(shí)時(shí)獲取，提高了高時(shí)空地球空間信息的分辨率。

激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的原理是利用傳感器發(fā)射激光光束，激光光束以光速運(yùn)行，從空中傳播到地面或者反射到物體上的光束被接收器接收，之后接收器將接收到的激光信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)，同時(shí)記錄激光光束發(fā)射的時(shí)間和接收的時(shí)間，以此計(jì)算出光波和被測(cè)物體之間的具體距離。同時(shí)，激光雷達(dá)測(cè)繪系統(tǒng)之中還含有定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)す饫走_(dá)所獲得的位置信息進(jìn)行接收，并且對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行坐標(biāo)定位，具有較高的準(zhǔn)確性。通過兩個(gè)以上的距離測(cè)定，從而根據(jù)被測(cè)物體的移動(dòng)，來獲取被測(cè)物體的速度。

2 激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的特點(diǎn)介紹

2.1 通過激光雷達(dá)測(cè)繪得到的結(jié)果更加精確

在目前的測(cè)繪技術(shù)中，激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)是最為先進(jìn)的技術(shù)之一，和傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)相比較，不管是對(duì)于測(cè)繪的范圍大小以及測(cè)繪的精確度方面，激光雷達(dá)測(cè)繪都具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。尤其是通過激光雷達(dá)測(cè)繪得到的結(jié)果具有極高的精準(zhǔn)度，相比較于傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)具有本質(zhì)上的突破。高度準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果和較大的測(cè)繪范圍極大的促進(jìn)了工程的順利進(jìn)行。

2.2 激光雷達(dá)測(cè)繪得到的內(nèi)容更加全面

激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)是通過電磁波的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)的，和傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)相比較，激光雷達(dá)的測(cè)繪功能更加豐富，通過電磁波穿透力的應(yīng)用，對(duì)目標(biāo)所處的空間以及目標(biāo)的體積和質(zhì)量等等多方面的要素進(jìn)行測(cè)繪，極大的拓展了工程測(cè)繪的內(nèi)容，這也使得工程施工的參考資料得到了極大的豐富。

2.3 激光雷達(dá)測(cè)繪具有更強(qiáng)的時(shí)效性

我們所處的外界自然環(huán)境是在不斷變化之中的，在進(jìn)行工程測(cè)繪的過程中，某些測(cè)繪地點(diǎn)會(huì)發(fā)生改變，從而影響到測(cè)繪結(jié)果，這樣一來便會(huì)影響到工程的施工。而利用激光雷達(dá)測(cè)繪，測(cè)得的結(jié)果具有更強(qiáng)的時(shí)效性，從而保證了工程的順利施工。

3 激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)在應(yīng)用過程中需要注意的問題

和傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)相比，激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)在我國的應(yīng)用時(shí)間較短，這就造成了在使用過程中，如果不注意的話，便會(huì)出現(xiàn)較多的失誤?？傮w來講，在利用激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的過程中，有以下幾個(gè)問題需要注意。

3.1 要注意及時(shí)的維修保養(yǎng)激光雷達(dá)測(cè)繪設(shè)備

激光雷達(dá)測(cè)繪設(shè)備是該技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，如果設(shè)備產(chǎn)生問題，那么便會(huì)影響到該技術(shù)在施工過程中的應(yīng)用，對(duì)施工進(jìn)度以及效率產(chǎn)生影響。因此在利用激光雷達(dá)測(cè)繪過程中要注意對(duì)相關(guān)設(shè)備的維修保養(yǎng)，定期清理維護(hù)，必要的話，制定一系列維修保養(yǎng)的方案，嚴(yán)格按照方案來執(zhí)行。力求做到定期維護(hù)、定期檢修。

3.2 要注意加強(qiáng)對(duì)技術(shù)的應(yīng)用

激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)是一項(xiàng)新興的技術(shù)，因此對(duì)于該技術(shù)的應(yīng)用，相關(guān)的操作人員一定要加強(qiáng)學(xué)習(xí)。不僅要學(xué)習(xí)相關(guān)設(shè)備的操作，熟練掌握設(shè)備操作步驟和技能，同時(shí)要加強(qiáng)相關(guān)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，對(duì)激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用過程中所需要注意的事項(xiàng)進(jìn)行全面的了解掌握，力求操作技術(shù)和操作方法嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范，這就要求施工單位要針對(duì)相關(guān)操作人員展開定期的培訓(xùn)，教授他們相關(guān)理論知識(shí)，并加強(qiáng)實(shí)踐鍛煉，強(qiáng)化該技術(shù)的應(yīng)用，從而保障測(cè)繪工作的順利進(jìn)行。

4 激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用

4.1 基礎(chǔ)工程測(cè)繪

基礎(chǔ)工程測(cè)繪是工程建設(shè)的基本工作，同時(shí)也是工程建設(shè)的質(zhì)量保證。工程測(cè)繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確的和完整性將會(huì)直接影響到工程建設(shè)的質(zhì)量。一般來說，工程測(cè)繪就是對(duì)被測(cè)目標(biāo)的基本信息進(jìn)行收集、總結(jié)。技術(shù)人員要對(duì)被測(cè)物體的影響和數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)繪，根據(jù)前面測(cè)繪所得到的信息，形成測(cè)繪地圖，然后對(duì)測(cè)繪的路線以及流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過空間三維坐標(biāo)來定位被測(cè)物體。采用機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)，可以快速繪制出被測(cè)物體影像，提高了測(cè)繪效率，同時(shí)也降低了測(cè)繪的成本。

4.2 精密工程測(cè)繪

對(duì)于一些工程比較復(fù)雜或者對(duì)精密性要求較高的工程，需要借助于精確的測(cè)繪技術(shù)。比如建筑工程測(cè)繪、文物考古測(cè)繪等等，通過地面激光雷達(dá)探測(cè)技術(shù)以及機(jī)載激光雷達(dá)探測(cè)技術(shù)能夠準(zhǔn)確高效的獲取到被測(cè)物體的信息，并且構(gòu)建三維模型。在地鐵以及公路的規(guī)劃設(shè)計(jì)問題上，利用雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)€路的規(guī)劃和施工提供精準(zhǔn)的地面模型，確保公路、鐵路的準(zhǔn)確規(guī)劃。在對(duì)電力系統(tǒng)的線路設(shè)計(jì)上，利用激光雷達(dá)測(cè)繪能夠?qū)φ麠l線路系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃，精準(zhǔn)定位公共建筑物的位置，使得電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)能夠避免對(duì)建筑物造成損傷。

4.3 數(shù)字化礦山測(cè)繪

最近幾年，不管是國家還是個(gè)人的環(huán)保意識(shí)都得到了提高。本著可持續(xù)發(fā)展的理念，人們對(duì)于數(shù)字化礦山的構(gòu)建也愈加重視，通過建設(shè)數(shù)字化礦山來維護(hù)人類的可持續(xù)發(fā)展。目前隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速迅猛發(fā)展，礦山資源的消耗量日益增加，消耗的速度也有所提升，礦山的生態(tài)環(huán)境遭到了極大的破壞。因此有關(guān)部門要加大力度改造數(shù)字化礦山，利用激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)，及時(shí)的獲取礦山的詳細(xì)數(shù)據(jù)信息，并且依據(jù)這些信息進(jìn)行規(guī)劃，建立起礦山模型，然后根據(jù)礦山模型，對(duì)損毀較為嚴(yán)重的礦山區(qū)域進(jìn)行環(huán)境分析，對(duì)于探險(xiǎn)區(qū)域要重點(diǎn)測(cè)繪，完善礦山的生態(tài)系統(tǒng)，減少災(zāi)害。

4.4 森林工業(yè)的發(fā)展

森林資源對(duì)于維持環(huán)境以及自然生態(tài)平衡具有重要的作用，因此從保護(hù)環(huán)境和維持可持續(xù)發(fā)展的角度來說，森林資源具有重要的作用，在對(duì)森林資源進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候一定要注意對(duì)于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。因此，在針對(duì)森林資源的工作中，各項(xiàng)操作都要具備極高的精準(zhǔn)度。這一點(diǎn)依靠傳統(tǒng)的衛(wèi)星成像技術(shù)已經(jīng)無法滿足要求，而是更多的借助于機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)來進(jìn)行。通過該技術(shù)對(duì)森林和樹底的地形進(jìn)行探測(cè)，同時(shí)還能夠獲取樹木的生長(zhǎng)高度。根據(jù)獲得的這些信息進(jìn)行處理，然后通過從地面返回的數(shù)據(jù)信息和從樹冠返回的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行對(duì)比，從而獲得樹木的高度、覆蓋面積以及樹木材質(zhì)等信息，這些信息依靠傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)根本無法得到。通過這些精準(zhǔn)的信息，能夠更好的促進(jìn)森林資源的利用，為森林工業(yè)的發(fā)展建設(shè)產(chǎn)生重大的意義。

4.5 電力傳輸和管道線路測(cè)繪

傳統(tǒng)的電力傳輸以及管道線路測(cè)繪受到地理環(huán)境因素的限制比較大，而使用直升機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)繪系統(tǒng)，則擺脫了地理環(huán)境的限制，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力傳輸和管道線路的高效測(cè)繪工作。直升機(jī)的使用成本較低，并且能夠根據(jù)實(shí)際工作的對(duì)直升機(jī)的飛行高度和飛行速度進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，只要直升機(jī)能夠沿著電力傳輸和管道線路的路線進(jìn)行飛行即可，有效的降低了成本的同時(shí)，使得測(cè)繪數(shù)據(jù)更加精確可靠。而且在測(cè)繪的過程中，還可以利用相機(jī)、定位系統(tǒng)以及傳感設(shè)備等開展線路檢查和制圖，保證測(cè)繪數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)的同時(shí)，又能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于電力傳輸管道線路的維護(hù)和管理，有效的提升了工作的效率（見圖3）。

4.6 城市規(guī)劃建設(shè)

我國城市化的進(jìn)程不斷加快，特別是進(jìn)入21世紀(jì)以來，數(shù)字化已經(jīng)成為重要的發(fā)展趨勢(shì)，數(shù)字化電視的到來，給人們的生活、娛樂以及獲取信息的方式也帶來了重大的變革。通過激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)，能夠?qū)?shù)字化城市內(nèi)部信息進(jìn)行全面而又準(zhǔn)確的獲取，為建設(shè)數(shù)字化城市提供了重要的框架信息，同時(shí)也為城市的內(nèi)部規(guī)劃提供了準(zhǔn)確的依據(jù)。通過激光雷達(dá)測(cè)繪以及機(jī)載雷達(dá)掃描，能夠獲得高準(zhǔn)確度的城市化數(shù)字影像信息，通過建構(gòu)具有真實(shí)感、精度高的城市三維模型，使得管理城市虛擬平臺(tái)的構(gòu)建成為可能。而這些都是傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)所無法完成的。并且通過和地空間數(shù)字模型系統(tǒng)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)了資源的共享，構(gòu)建出強(qiáng)大的數(shù)字資源體系，使得人們能夠更便利、更快速的獲得新聞資訊以及其他信息，為數(shù)字化城市的規(guī)劃和構(gòu)建提供了有效的技術(shù)支持。

5 小 結(jié)

激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域，為人們的生活帶來了極大的便利，也有效的促進(jìn)了相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展。激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)具有高精準(zhǔn)度，能夠保證工程的安全和穩(wěn)定進(jìn)行，特別是在精密工程的測(cè)繪規(guī)劃中，發(fā)揮出巨大的作用。相信未來，激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)會(huì)取得更好的發(fā)展。

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收稿日期：2018-6-15