工程測繪中激光雷達(dá)測繪技術(shù)的應(yīng)用分析

鄭建軍

摘要：近年來，城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，我國的各類工程建設(shè)數(shù)量也在不斷增加。近年來，在進(jìn)行工程測量時，測量準(zhǔn)確度明顯提升，運(yùn)用范圍不斷擴(kuò)大，因此可以及時、快捷地找到空間位置。特別是激光雷達(dá)技術(shù)的出現(xiàn)，通過運(yùn)用GPS定位系統(tǒng)找到準(zhǔn)確的空間位置，且不容易被外部因素影響。與傳統(tǒng)的測量方式相比，例如攝影測量和工程測量，它的優(yōu)點(diǎn)更突出，它的運(yùn)用對我國工程測量行業(yè)有著重要意義，能進(jìn)一步促進(jìn)此行業(yè)的快速發(fā)展。本文就工程測繪中激光雷達(dá)測繪技術(shù)的應(yīng)用展開探討。

關(guān)鍵詞：激光雷達(dá);測繪技術(shù);工程測繪

引言

由于激光雷達(dá)通過發(fā)射和反饋回的激光信號，可以很好地運(yùn)用到工程測繪中來，同時這種測繪方式測量更準(zhǔn)確、高效，可以滿足日益提高的工程測繪要求，因此激光雷達(dá)測繪技術(shù)得到了行業(yè)內(nèi)的關(guān)注和認(rèn)可，所以相關(guān)從業(yè)人員要深入了解激光雷達(dá)測繪技術(shù)本質(zhì)，并熟悉其在工程測繪方面的應(yīng)用，這樣才能不斷優(yōu)化這種測繪技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用，使得激光雷達(dá)測繪技術(shù)更好地應(yīng)用到工程測繪中。

1激光雷達(dá)測繪技術(shù)的工作原理

我國目前的激光雷達(dá)測繪技術(shù)主要分為地面激光測繪和機(jī)載激光測繪，對于機(jī)載激光測繪來說，主要是將測繪設(shè)備安裝在工作飛機(jī)上，能夠有效地測繪出地面物體的準(zhǔn)確位置，建立精準(zhǔn)的三維空間，提高測繪工作效率。其原理主要是通過傳感器設(shè)備發(fā)送激光束，激光束從空中直射到物體上并反射回來，被光束接收器收回，并將收回的激光束轉(zhuǎn)化為電信號，根據(jù)激光束發(fā)出與收回的兩次時間，計算出它們之間的距離。同時激光雷達(dá)測繪設(shè)備中還具有定位功能，能夠?qū)λ鶞y量的地面物體進(jìn)行坐標(biāo)定位，也能夠準(zhǔn)確地測量出地面移動物體的移動速度。

2激光雷達(dá)測繪技術(shù)的優(yōu)勢

（1）激光雷達(dá)測繪具有較高的精準(zhǔn)度。在我國目前的眾多測繪技術(shù)來說，激光雷達(dá)測繪技術(shù)是當(dāng)前較為先進(jìn)的技術(shù)，具有較強(qiáng)的精準(zhǔn)度優(yōu)勢，與其他測繪技術(shù)對比，激光雷達(dá)測繪技術(shù)所測量出來的結(jié)果誤差最小，同時，激光雷達(dá)測繪技術(shù)還具有測繪范圍大的特點(diǎn)，對工程測繪工作的提升有著重要的作用。（2）激光雷達(dá)測繪技術(shù)的時效性。由于在建筑工程的施工階段，外界環(huán)境因素的影響經(jīng)常會導(dǎo)致測繪目標(biāo)發(fā)生變化，導(dǎo)致對測繪的結(jié)果把握不準(zhǔn)確，從而影響工程的有效進(jìn)行，采用激光雷達(dá)測繪技術(shù)，能夠有效避免這一問題的出現(xiàn)，它具有較高的時效性，能夠準(zhǔn)確地把控測量結(jié)果，確保建筑工程的順利進(jìn)行。（3）激光雷達(dá)測繪技術(shù)具有更多的測量功能。在工程測繪中，激光雷達(dá)測繪是利用電磁波完成測繪工作的，與以往的測繪技術(shù)相比，具有更全面的測量功能，由于電磁波具有穿透的能力，對一些空間的測量或者物體體積較大的目標(biāo)進(jìn)行測量時，能夠獲取更多更準(zhǔn)確地測量信息，為建筑工程獲取更多的參考信息。

3工程測繪中對激光雷達(dá)測繪技術(shù)的應(yīng)用策略

3.1基礎(chǔ)測繪

在基礎(chǔ)測繪過程中，首先需要將被測對象的數(shù)字信息切割和反映出來，以此為前提形成最初的測繪圖紙。在該過程中最關(guān)鍵的工作是數(shù)字測量和數(shù)字?jǐn)z影，并且這些工作具有復(fù)雜性和系統(tǒng)性。為了確保測繪數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，需要結(jié)合實(shí)際情況對測繪線路進(jìn)行合理的設(shè)計，激光雷達(dá)測繪技術(shù)能夠提高地面三維坐標(biāo)的準(zhǔn)確性，可以滿足高精準(zhǔn)度影像微分改正要求，無需數(shù)字?jǐn)z影測量就能夠獲取數(shù)字正射影像，不僅使復(fù)雜的測繪環(huán)境變得簡單化，而且能夠使工作成本降低。除此之外，激光雷達(dá)測繪技術(shù)使用高精準(zhǔn)度的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)，能夠?qū)⒕€塔、房屋道路、水箱等物體的所有三維信息都直接反映出來，而這些信息都是基礎(chǔ)測繪所需要的。

3.2精密工程測繪

在水文測量、沉降測量、文物考古對精密度要求較高的工程測繪中，都會涉及測繪目標(biāo)數(shù)據(jù)的采集，并且需要確定三維坐標(biāo)或是建立三維模型。激光雷達(dá)技術(shù)的使用，能夠有效解決這一系列問題。激光雷達(dá)技術(shù)能夠運(yùn)用數(shù)碼照相技術(shù)獲取紋理數(shù)據(jù)，通過與建筑模型的疊加，創(chuàng)建三維模型，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)實(shí)體的規(guī)劃分析和決策、以及變形測量等動作。比如，在鐵路設(shè)計工程中，通過激光雷達(dá)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對地面狀況的分析和模擬，為鐵路線路的設(shè)計和實(shí)際施工提供了依據(jù)。另外，在電力工程線路設(shè)計中，亦可使用激光雷達(dá)技術(shù)對了解整體線路狀況。激光雷達(dá)測繪技術(shù)還可以在精密工程中得到應(yīng)用，其中比較常見的就是對測量目標(biāo)進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)三維坐標(biāo)和模型。另外，在精密工程的測量工程中應(yīng)用激光雷達(dá)技術(shù)還可以對實(shí)際的景觀建筑進(jìn)行規(guī)劃，不斷完善物體的保護(hù)以及規(guī)劃決策工作。

3.3礦山測繪

城市的可持續(xù)發(fā)展會受到礦產(chǎn)資源及產(chǎn)業(yè)的管理影響，但是礦山環(huán)境不斷惡化，對礦山建設(shè)造成了極大的阻礙。因此，礦山數(shù)字建設(shè)工作顯得尤為重要。應(yīng)用激光雷達(dá)測繪技術(shù)，能對礦山內(nèi)部的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，在BentleyPointools的應(yīng)用下，構(gòu)建三維數(shù)字模型，明確礦山的實(shí)際現(xiàn)狀，對地面與礦山的模型進(jìn)行提取。應(yīng)用GIS技術(shù)對礦山區(qū)域的破壞程度進(jìn)行分析，在重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行布點(diǎn)，對災(zāi)害進(jìn)行預(yù)警。

3.4進(jìn)行數(shù)字高程建模

這些年，建筑工程中比較常用的建模方法是數(shù)字高程建模，它能夠科學(xué)、合理地進(jìn)行建筑工程的具體操作。施工單位可以利用數(shù)字高程建模對整個建筑工程的實(shí)際施工進(jìn)行監(jiān)管，全面把握施工過程中的土方量和地形通視狀況等各種因素，然后研究這些因素。在建筑工程測繪工作過程中，可以運(yùn)用激光雷達(dá)測繪方法，利用激光點(diǎn)快速得到此區(qū)域的數(shù)據(jù)，同時構(gòu)建三維坐標(biāo)。經(jīng)過研究得到的數(shù)據(jù)，能夠建立滿足實(shí)際施工條件的數(shù)字高程模型，因此它讓高程建模的效率有了提升，而且提高了數(shù)字高程建模的精準(zhǔn)度。

3.5電力輸送與管道線路的測繪

由于地理因素的復(fù)雜性，許多電力傳輸和線路的分布具有一定的復(fù)雜性，通過測繪工作的有效進(jìn)行，采用激光雷達(dá)測繪技術(shù)，對地理環(huán)境的有效測量，實(shí)現(xiàn)電力輸送和管道線路區(qū)域的準(zhǔn)確測量。采用空中雷達(dá)策略系統(tǒng)，利用直升機(jī)策略能夠降低成本，并且也能夠提高測繪數(shù)據(jù)的可靠性。同時還可以利用定位系統(tǒng)和傳感器，對電力管道線路的檢查，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的電力傳輸系統(tǒng)維護(hù)工作，提升了電力測繪的工作效率。

3.6激光雷達(dá)測繪技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字城市建設(shè)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，如今城市化建設(shè)的重點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)向數(shù)字城市，故在實(shí)際操作時，得到準(zhǔn)確的空間信息十分重要。這是因?yàn)閿?shù)字城市平臺和框架的構(gòu)建不能沒有它的數(shù)據(jù)支持，然而從前的測繪技術(shù)得到的信息已經(jīng)不能達(dá)到數(shù)字城市構(gòu)建的高標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)要求。在這樣的背景下，為了確定數(shù)字城市建立不能缺少的空間信息，還有保證數(shù)字正射影像的分辨率提升和準(zhǔn)確率不出現(xiàn)問題，可以運(yùn)用激光雷達(dá)中的垂技術(shù)。在建立數(shù)字城市時，建立的虛擬化管理系統(tǒng)平臺一定要包含整個城市，且城市三維模型是前提條件，只有此模型的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠、能夠進(jìn)行測量工作，才能真正地再現(xiàn)城市。但是從前的測繪方法無法避免外界環(huán)境的影響，從而無法準(zhǔn)確地掌握空間信息。激光雷達(dá)測繪方法可以利用激光整體地把握整個建筑物，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是工作效率有保證、準(zhǔn)確度能夠提高。為了完成建立城市三維模型的目標(biāo)，可以把激光雷達(dá)測繪方法和其他的一些軟件結(jié)合使用，使相關(guān)的云數(shù)據(jù)形成模型的映射。

結(jié)語

與傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，激光雷達(dá)具有特殊性，能夠更加迅速的獲取高精度、全要素、高密度的空間信息，所以在應(yīng)用上具有較強(qiáng)的先進(jìn)性。隨著工程技術(shù)的進(jìn)步和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)要求的提高，激光雷達(dá)測繪技術(shù)勢必可以成為獲取三維空間信息的主要方法。隨著激光雷達(dá)測繪技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，地面激光雷達(dá)、機(jī)載激光雷達(dá)等的應(yīng)用會更加普及和廣泛，成本會逐漸降低，操作會更簡便，能夠在一定程度上推動工程測繪行業(yè)的技術(shù)發(fā)展。

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