工程测绘中激光雷达测绘技术的应用

刘东亚

摘 要：在我国科学技术持续发展的过程中，数码技术作为一种先进的技术在工程测绘工作中得到了广泛应用，特别是对于激光雷达测绘技术的应用，促使工程测绘数据的准确性大大提高。

关键词：工程测绘;激光雷达测绘技术;应用

1 激光雷达测绘技术概述

激光雷达测绘技术，又称为LIDAR，运用电磁波将信号发送给被测位置，通过将以往发送的信号和接收的信号作对比的过程，将被测对象的高度、宽度、距离以及物体处于静止或者运动的状况进行准确的计算，进而达到勘测和跟踪被测对象的目的。激光雷达测绘技术可以在同一时间获得三维的空间坐标，使其能够达到同步进行的效果，利用RealWorks、Pointools、3dsMax等点云处理、建模软件实现一套完善的数字模型。该先进的数字模型，可以获得传统测量方式不能测量的精准度高的三维空间数字信息，具有正确、速度快以及应用领域广等特点。将激光雷达测绘技术和虚拟现实技术相结合，能够全天候监测自然灾害，比如：地震、旱涝等等，为赈灾防灾做出及时的预警，还可以在工程建设中应用，真正实现智能化管理交通安全系统，合理规划城市整体布局以及进一步推进环保建设。

激光雷达测绘技术主要包括计算机系统、激光系统两部分。其中，激光系统负责向外供给激光脉冲，计算机系统则负责数据的存储、处理等工作。在工程测绘工作操作中，激光雷达测绘技术先获得测绘目标的空间三维坐标，再利用计算机系统处理测绘目标耳朵数字摄像片，得到测绘目标的实体三维模型，进而真实地展现目标工程的所有物体。激光雷达测绘技术通过电磁波发射探测信号，当探测信号到达测绘目标所在地后，快速返回测绘目标信号，然后对发射信号与返回信号进行对比分析，借此了解测绘目标信息，如高度、距离等。而且，激光雷达测绘技术包括连续波激光雷达技术、脉冲激光雷达技术等，不仅能了解测绘目标的静态信息，还可以跟踪、探测测绘目标的动态信息，形成的工程测绘结果十分完整。

作为目前最先进的洲际地形图测绘技术，激光雷达测绘技术与传统的人工测绘方式相比，具备精度高、速度快、工作周期短等显著优势，是一种先进、高效、简单、低成本的测绘技术。其在工程测绘领域中的应用，势必显著提升工程测绘技术水平，不仅能保证测量结果精确，还能促进工程测绘事业发展。

2 激光雷达测绘技术的基本原理

激光雷达测绘技术是通过光波完成各项测绘工作，发射光波距离较长，相对于常规容易受影响的光波而言，收集工作具有更强的安全性。当被测对象的表面接收到光波时，有些反射光能够发射到雷达接收器上，雷达接收系统可以结合反射光的有关数据，将从光波到被测对象的实际距离计算出来。并且全球定位系统在激光雷达测绘系统中是至关重要的，其可以及时接收到激光雷达测绘系统所获取的所有位置信息，而且可以准确定位被测对象的实际坐标，具有一定的精准性，通过测量两个或者超过两个的距离，可以结合被测对象的实际移动轨迹，进而获得被测对象的移动速度。

3 激光雷达测绘技术在工程测绘中的应用

3.1 基础测绘

基础测绘作为测绘工程工作的基本目的和要求，主要是为了完成搜集整理所需测绘对象的基本信息。在基础测绘阶段，需要完成测制地图的工作，收集所反映出的数字影像并对其进行分区域的分析。在测绘工程中，数字摄影测量是一项非常复杂的工作内容，必须要严格规划设计测量程序，精确安排基本的测量路线。在实际应用中，激光雷达技术通过采用数字三维坐标方式，有效地定位地面三维坐标，使整个测绘工作更加精准高效。测绘时通过机载激光雷达技术能够准确得出测绘对象的地面三维坐标，实现了高精度影像微分纠正的要求，生产数字正射影像工作变得不再繁琐复杂，大大降低了生产成本，从而实现生产规模的扩大。且通过激光测绘技术，可直观地反映出物体、植被的三维信息，有效地提升了基础测绘的精确性和准确性，从而使所测绘得出的数据更加真实可靠，为进一步的工程提供参考。

3.2 精密工程的测量

精密工程的测量工作离不开工程测绘中激光雷达测绘技术的支撑。激光雷达测绘技术可以将测量目标收集起来，然后对目标的各种地貌信息进行描述，而工作人员就可以利用这些描述来完成精密工程的测量工作。精密工程中包含了许多种类的工作，比较常见的有沉降测量和考古工作等，这些工作中都可以利用地面激光雷达来获取实际的地形地貌信息，最终工作人员就可以根据获得的信息来构建出建筑物模型，进而做好后期作业的前期规划工作。除此之外，精密工程中还包括选择线路的工作，其中就有铁路的选线工作，所有的选线工作中都可以利用机载激光雷达来方便后期施工中的精密作业。[2]

3.3 矿山测绘

当前，在生态文明社会构建的大背景下，中国矿业城市乃至整个矿业发展遇到了很大困境。特别是矿山生态环境恶化，矿业系统内的功能受到了一定限制，人力、物力、财力等资源都不能满足矿业发展需求。为了解决以上问题，促进矿业发展，必须重视数字矿山构建工作，利用数字矿山来推动矿业可持续发展。

进行数字矿山构建时，利用激光雷达测绘技术中的雷达数据滤波获取矿区数据，模拟建立矿区的地面三维模型。然后，基于这一地面模型合理规划矿区内的建筑物分布，实现矿区合理分布。同時，提取矿山建筑物的顶面信息，建构建筑物的三维模型。对矿山的地面模型和建筑模型进行组合建模、匹配融合，形成完整的矿山三维数字模型，从而为矿山管理、修缮、采矿等工作决策提供有力支持。如，利用矿山三维数字模型评估矿山塌陷区的经济与生态环境、调查矿区建筑物和土地沉降等，方便矿山工作人员进行后续的管理工作，做好矿山经营管理和生态环保工作。

3.4 林业工程测绘

通过收集这些数据，就可对测绘地是否适合展开林业工程做出判断，防止因隐患问题导致更严重的后果产生。由于激光雷达技术在林业工程测绘上的优势，目前，其已被广泛使用，通过其高精度，林业从业人员往往能够找到十分适宜种植的土地，大大减少了亏损。在选择伐木地时，通过激光雷达技术，也可较好地判断出哪些区域的树木砍伐之后不会影响到周围动植物的生长，这也帮助维持了生态平衡。

4 结语

与传统的测量技术相比，激光雷达具有特殊性，能够更加迅速的获取高精度、全要素、高密度的空间信息，所以在应用上具有较强的先进性。随着工程技术的进步和基础数据要求的提高，激光雷达测绘技术势必可以成为获取三维空间信息的主要方法。随着激光雷达测绘技术的不断进步与发展，地面激光雷达、机载激光雷达等的应用会更加普及和广泛，成本会逐渐降低，操作会更简便，能够在一定程度上推动工程测绘行业的技术发展。

参考文献

[1]马宏志.工程测绘中激光雷达测绘技术的应用探析[J].中国新技术新产品，2018（17）：8-9.

[2]郭首昌.浅析工程测绘中激光雷达测绘的应用[J].民营科技，2018（08）：42.

[3]赖维健.简析工程测绘中激光雷达测绘技术的应用[J].建材与装饰，2018（30）：235-236.

[4]范传辉，曹久立，吴成秋.工程测绘中激光雷达测绘技术的应用探析[J].工程技术研究，2018（06）：77-78.

[5]王绍地.工程测绘中激光雷达测绘技术的应用[J].华北国土资源，2018（02）：81-82.