激光雷达技术在工程测绘中的应用

朱毅斌

福建省水产设计院，福建 福州 350003

在这个科技发达的时代，传统的工程测绘技术已经不能满足工程测绘的要求了，随着信息化时代的发展，高科技手段被广泛应用到工程测绘中。激光雷达测绘技术就是这样一种科技含量极高的测绘技术，激光雷达测绘技术具有高精准、全方位、多维度、快速获取信息的特征，受到工程测绘人员得喜爱和推崇，现今工程建设对工程技术的要求越来越高，在这种时代背景下，促进了激光雷达测绘技术的应用和发展。

1 激光雷达测绘技术的定义

激光雷达测绘技术是一种集成系统，是当代将激光、卫星定位系统、惯性导航系统、大数据集于一身典型的数码测绘技术。激光雷达技术是通过卫星系统对测绘事物进行定位，通过激光系统向被测量的目标发射信号，在把反射回来的大量信号通过大型计算机与原信号进行快速对比、处理和储存，分析出测量目标的高度、具体位置、运动形态等相关信息，并绘制出测量目标的3D 坐标并获得真实性较高的数码图像。这些信息通过计算机进行处理后，就会呈现出测绘目标的三维立体的数据模型和目标的真实形态。激光雷达技术可以快速、简单、准确的对测量目标进行定位并获得3D 信息，这种新型的高科技技术和工程测绘的结合，是对传统工程测绘模式的一次颠覆，这种先进的测绘技术通过利用计算机技术、大数据等对测量目标构造出数字模型，实现了对测量目标高效、精准的测绘目的［1］。

2 激光雷达测绘技术的优势

2.1 测绘结果的精准性

激光雷达测绘技术在对测量目标的测量范围和准确性跟传统测绘技术相比都有很大程度的提升，尤其是测绘的准确性方面更是取得了质变的飞跃。每一副测绘地图的形成都不是简单一次测绘的结果，而是通过多次勘探测量、反复论证推演而绘制出来的结果。利用激光雷达测绘技术收集了基本数据的后初步形成测绘地图的雏形，结合数字图像的分析形成基础测绘地图，因此激光雷达测绘技术从精准性上是可以弥补传统测绘技术的一些不足之处的。测量结果准确度给工程建设提供了良好的保障依据［2］。

2.2 测量信息的全面性

激光雷达测绘技术应用电磁波信号对测量目标进行测绘，由于电磁波信号具有很强的穿透力，通过激光发射机向被测量事物发射信号脉冲，再通过收集反射信号可以对测量目标的位置、空间、质量、体积、形态、运动路径等要素进行全方位的测量和分析。激光雷达测绘技术依据被测物体的基本参数再结合距离、运动形态、周围环境等因素，构建一个相对真实的三维物理模型。再结合数字化技术和现代先进的数码技术形成一个更为直观的虚拟数码成像。激光雷达测绘技术的全面性、多方位、多角度的测绘技术大大丰富了工程建筑需要的信息，为工程建设的施工提供了更加全面的参考信息和模型。

2.3 测量信息的时效性

这个优势对于不断变化的测量目标更为明显，激光雷达测绘技术的应用领域比较宽广。有一些在测绘的过程中目标可能在自然环境随时间的推移是不断变化的，而激光雷达测绘技术是通过卫星定位系统对测量目标进行时时定位，可以有效的锁定目标。不管测量物体的周围环境还是本身的一些质量、体积参数的发生变化都会通过发生改变之后的信号反射回来，计算机会快速的对改变之后的信号进行收集、处理、存储和分析，再次构建全新的3D 物理模型。比传统测绘技术在信息变化方面灵敏度更高，提高信息时效性大大降低了环境变化给测绘结果带来的影响。

3 工程测绘中激光雷达技术的应用

3.1 应用于大型精密测绘

我们通常所见的建筑工程测量、沉降测量和变形测量都属于精密测绘工程。这些工程都对测量目标信息构建成的三维立体模型有较高的要求，需要精准的测绘数据做为支撑，而激光雷达测绘技术不但能够快速准确的建立被测目标的三维立体模型而且可以利用数字图像分析被测目标的纹理信息，在通过云数据将纹理信息与模型进行整合构建更精准的三维立体模型，能够有效满足大型精密测绘工程的需求。通过激光雷达测绘技术为精密工程建设的规划、管理提供有效的信息支持，从而使精密工程能够顺利施工［3］。

3.2 应用于矿山和森林工业测绘

随着我国经济的飞速发展，人们生活水平的提高，人类对矿山等能量资源的需求也越来越大，但是矿山等能源开采给我们赖以生存的自然环境带来了一定程度的破坏，矿产资源短缺，环保都是我们当今重点关注的问题，而通过使用激光雷达测绘技术可以有效的解决上述问题，此项技术可以对矿山区域进行全面的地面及地下信息的采集，并有效构建三维模型和数字模型，可以为矿山开采工程提供可靠的、有效的信息和模型，并对矿山经济状况以及生态环境进行科学、真实的绘制。森林覆盖面较广、种类繁多对测绘工作造成一定程度的影响，激光雷达测绘技术在勘测森林资源信息上起到很大的作用，通过实践证明，激光雷达测绘技术在构建数字矿山和获取森林资源信息方面都提供了非常大的支持，对此类工程建设都提供了有效的数据信息。

3.3 用于管道和电力系统建设

激光雷达系统在无人机上对城市的管道和电力系统进行检测布控，现将无数的激光脉冲因无人机体积较小可以沿着管道传输和电线传输的回廊内飞行，这种方式不但成本低而且还能够及时调整飞机的飞行速度和高度，通过激光雷达系统和数码摄像机连同一些传感器一起进行联合作用会获取更加精准的数据信息，为管道传输管道和电力线路管道的布控绘制出有效、精准的线路图。例如：机载激光雷达技术在电力工程中的应用，首先对激光雷达采集到的激光点云数据和数码影像进行全面的转化，生成数字正射影像图和数字高程模型，将上述模型和影像图进行叠加构建一个三维立体场景的电力线路走廊。让电路设计师在这个三维场景中构建最优的电路线路，在平断面测图方面运用机载激光雷达技术进行高程测量，对线路周边得高建筑物、高植被、危险点等进行信息采集。为了保证后期电力线路的正常安全使用，可以利用机载激光雷达航拍测量技术定期对线路开展电力巡线工作，查看植被上、房屋下的安全隐患，通过构建的三维模型测量线路间的距离和地物与电力间的距离，可有有效的排除电力线路的安全隐患，从而保证线路的正常运作。

4 结束语

激光雷达测绘技术是当代科技发展的必然产物，是数字化、信息化、互联网相互结合、彼此作用的高性能集成系统，经过本文阐述可知此项技术优点很多，应用广泛，随着专业人员的深入研究，激光雷达测绘技术逐渐成熟，也会被应用到更多的领域，而在工程测绘中的应用给测绘的效率和质量的提高都带来了质的飞跃，也在一定程度上促进了我国工程测绘工作的快速发展。