激光雷达技术在工程测绘中的应用

张威峰

新疆兵团勘测设计院（集团）有限责任公司 新疆 石河子 832000

引言

我国的建筑工程行业面临的竞争压力是很大的，当然除了竞争之外，也拥有着有目共睹的机遇，而在建筑工程当中，质量问题是每一个人都关心的问题，建筑工程的测绘作业能够直接影响建筑工程的质量，因此也受到人们的普遍关注。对于建筑工程当中的测绘作业特点进行分析，可以有效了解其工作过程中存在的问题，并及时找到科学的方式进行弥补，从而促使我国建筑工程的测绘作业质量控制工作落到实处。

1 激光雷达测绘技术简介

激光雷达测量和测绘，又称激光雷达技术，通过电磁波将信号传输到测量位置，将传输的信号与接收的信号进行比较，并正确计算被测物体的宽度、高度和距离，以及物体是否静止或移动，以实现被测物体的测量和跟踪。激光雷达测绘技术可以同时获得三维空间坐标，实现同步发展的效果[1]。使用pointools、RealWorks和其他点云处理，建模软件可以增强数字模型。该先进数字模型可以获得以前测量方法无法测量的高精度三维空间数字信息，具有速度快、精度高、应用范围广等优点。Lidar映射与虚拟现实相结合，可以全天候监测干旱、洪水和地震灾害等自然灾害，提供灾害预防和救援的实时预警，并应用于工程建设，实现交通安全系统智能管理的目标，科学规划城市规划，进一步推进环境保护建设。

2 激光雷达测绘技术流程

激光雷达测绘技术的应用过程可归纳为：激光扫描→获取高密度、高精度激光点云数据和高分辨率数字图像→数据处理→制造高精度数字产品。以常用机载激光雷达测绘技术为例，其具体应用要点如下[2]：①数据采集：根据工程测绘的背景和任务要求合理选择激光雷达系统和飞行平台，实施控制测量和航路设计，确保数据采集的有效性。②数据处理：激光测距系统扫描获得的原始激光点云数据需要数据预处理、坐标系转换和激光点云数据分类处理才能得到优化的激光点云。③生产高精度数字产品：包括数字高程模型（DEM）、数字正交摄影地图（DOM）、数字线路制图DLG和地面线路等。

3 建筑工程测绘作业过程中存在的问题

3.1 测绘工作进度控制难度大

进行建筑工程测绘的过程当中，一般情况下需要在测量结束以后严格检查测量的结果，所以没有一遍测量一遍修正的话就会让测绘时，无法第一时间了解其中的问题，也很难具有针对性地解决问题，一旦测绘产生的问题，并且没有及时解决，就无法及时返工，对整体工程的质量都会造成不良的影响，甚至会拖延施工的进度，从而使工程投入的成本增加。

3.2 不能及时解决测绘中出现的问题

在进行建筑工程建设的过程当中，因为测绘作业在不断地增加，测绘团队也因此而有所增加，这也让测绘人员的水平之间存在很大的差距，所以在测绘的时候难免会产生误差，并且这些误差的存在是可以避免的，但是因为工作人员的工作不够认真负责，或是产生问题之后没有及时处理，所以测绘结果难免会不够准确，对于测绘的质量也会带来不良影响。

4 运用激光雷达测绘技术应注意事项

4.1 基础施工放线和复测

在进行建筑工程施工的时候，如果想要保障施工更加有序的展开，复测工作是不可缺少的，施工现场的负责人以及专业的测绘人员对测绘放线的相关工作必须要重视起来，在进行基础施工的时候，把放线建筑定位安装完毕之后，有关单位必须要到工程现场展开测绘的复核工作，通过这样的方式，可以让测绘放线更加准确，不仅如此，在进行测绘放线的时候，展开基础放线，还需要对基础轴线定位桩进行牵引，防止其受到破坏，在选择比较基础的定位牵引点的过程当中，不动的建筑物是非常有效的选择，通过这样的方式，可以让牵引点坐标精度得到进一步提升[3]。

4.2 对数据及时进行总结

测绘新技术能够将测量的数据及时地进行储存，帮助测量人员及时进行数据核实，还可以对数据误差和控制进行有效的控制。在节约工作时间的同时提升了测绘工作的精准度。此外，测绘新技术的有效运用还能够帮助测量人员进行数据以及资料的检索，实现资源共享。

4.3 增强技术应用

激光雷达测绘本身就是一项新技术，因此受影响的运营商需要改进激光雷达测绘技术的研究。不仅要学习测绘设备的实际操作方法，牢牢掌握测绘设备的操作能力和步骤，还要不断完善相关理论知识的研究，全面把握激光雷达测绘技术应用中应注意的问题，确保操作技术和方法符合施工方要求相关操作人员提供不规则培训和教育的相关标准，阐述理论知识，同时加强激光雷达测绘技术的实践培训和应用。

4.4 提高测量的精准度

在实际开展的测绘工作中，测绘新技术能够提高空间事物投影效果的精准度，对于各种奇特的地形，能够帮助测量人员更容易进行信息获取。对于人工手绘和复杂数据处理中的误差和错误也可以有效避免[4]。新测绘技术在实际进行的测量工作中，能够对数据进行实时采集，避免人为因素导致的失误。同时，通过利用先进的仪器设备对繁杂的数据信息进行分析，最大程度地降低了分析误差。因此，在实际的施工过程中，测绘新技术具有更高的精准度。

5 积极探索工程测绘中激光雷达测绘技术运用策略

5.1 数字城市建设

当前社会全面进入信息时代，数字城市建设已成为当前社会发展的重要目标，也是当前信息建设的重要任务。促进数字城市建设需要更全面、更准确的空间信息。只有全面准确地提供空间信息，才能为数字城市建设创造框架和信息平台，收集测绘成果进行处理成为相关科研领域的重要课题。激光雷达测绘技术的应用可以为数字城市建设提供全面准确的空间信息，还可以提供高精度高分辨率数字正交照片数据。正因为激光雷达测绘技术的诸多优势，才成为推动数字城市建设的必不可少的重要技术途径。构建数字城市时，构建虚拟城市管理平台，即城市的三维模型，不仅要保证高精度，而且要保证现实和可衡量的效果。这些都是测绘中需要完成的重要问题[5]。但是，传统测绘技术的应用将限制传统测绘技术的应用，因为城市地理环境和成本因素，难以及时、全面和高精度地提供相关空间信息。此外，三维建模的工作量将大大增加，这也将极大地影响数字城市建设服务能力的深度和广度，阻碍数字城市的作用。激光雷达测绘技术的高效应用，使其能够从多个角度快速扫描建筑，及时获得城市综合空间信息，具有极高的三维定点坐标精度，大大提高了信息数据的可靠性。完全与相关软件结合应用，可以检索云数据，创建模型和地图，及时构建三个大规模城市模型。

5.2 提高测绘工程成本管理水平

对工程效益进行衡量的关键性参考指标之一就是测绘成本，为了能够让测绘工程注重其成本管理，要从以下几个方面进行。首先就是要建立起测绘成本管理的制度，要能够建立把工程项目部当作中心的管理机制，项目负责人是总的牵头人以及负责人，对于测绘事项必须要全面负责，项目部需要严格控制测绘成本当中的各个问题，避免成本忽高忽低。其次就是要建立测绘成本的管理责任制度，有关工作人员需要把测绘成本的控制放在重点关注的方面，防止测绘成本过高而使得建筑工程的总成本过高。再次就是要对工程成本进行控制，工程建设单位有权对分包测绘工作进行监督，同时也有权严格根据法律法规来全面管理测绘过程，对于分包测绘队伍，必须要及时控制，同时也要细化总包控制，有效防止成本的控制面过广而导致不够精细的情况发生[6]。社会在不断进步，测绘工程也在逐渐完善，并且使用在我国的多个不同的领域，让我国的基础建设得到了极大的提升，科技水平的提升，也让测绘行业朝着科学的方向不断发展，测绘工作的质量越高，那么工程的质量也将会越高，因此在未来对于质量要求也将会变得更加严格，虽然我国目前测绘工作仍然存在问题，但是随着科技在不断进步，也提出了一定的解决策略，让我国的测绘事业朝着更好的方向不断发展。

5.3 施工阶段的测量要点

在施工阶段，测量内容主要为施工测量、设备安装测量。在路基分部工程开展阶段，测量与测绘技术的科学应用可为工艺操作者提供开工前场地原始复测数据，奠定路基挖方与填方基础。特别是在路基挖方时，可以通过测量地面原始高程准确定位开挖线。同时通过测量人员测量地面高程，结合挖方路基设计边坡坡率，为工艺操作宽度的确定提供依据。在具体操作过程中，对于路基挖方段，测量人员应依据设计高程、边坡坡度进行计算，根据计算结果放样上方开槽口。每挖深一步进行一次中线与边线恢复，在中线与边线恢复后，可以在道路与桥梁两侧护壁或其他失稳风险较小部位进行高程点布置，完成高程测量任务。若开挖深度达到路床顶1.00m，则应将高程点与高级水准点联合测量；对于路基填方段，测量工作者可以以每填筑一层为依据，进行一次中线与边线恢复，恢复后开展高程测量点设置，完成高程测量任务[7]。在填方高度达到路床顶1.50m范围内时，测量工作者可以依据设计纵断面与横断面数据进行控制。在填方高度达到路床设计高度后，测量工作者应贯彻精准放样原则放出路基中心线与两侧边线，实现路基顶设计高程到中心桩位、两侧桩位的准确测量。同时依据设计宽度、中线、高程、坡度，完成自我检定，为后续工序操作提供依据。

5.4 电力工程

在电力工程中，除了对电路元件和装置进行测量和测绘外，还需要对内部输电线路和管道线路进行测量和规划。由于技术环境相当复杂，有各种不确定因素使得传统的路线测绘非常困难。激光雷达测绘中，机载雷达测绘扫描技术能够有效地突破不利地理环境因素的影响。由于电路通常位于建筑物内部或地下，雷达系统在激光雷达测绘技术的应用阶段，在使用直升机和无人驾驶航空器进行常规能源技术测绘方面发挥着重要作用[8]。雷达系统监测传输过程中的电力线，防止测量发生位移，进而影响数据的准确性，使飞行设备能够沿动力传输方向和流水线传输方向以及线路从起点到终点飞行，从而有效地进行测绘工作。因为有些输电线路很弱，所以有必要选择合适的激光强度。为了确保聚集效果，有必要自动严格调整发射的激光强度，使其与功率强度相适应。由于线路测量和测绘风险较高，精度要求较高。因此，在线路测量和测绘中使用的激光发射机和雷达设备需要时不时地进行维护，以避免由于设备问题而造成数据偏差。激光雷达测绘技术的应用将提高电网管理布局的实用性。

6 结束语

综上所述，激光雷达测绘技术具有精度高、效率高、适应性好等优势，在工程测绘中应用广泛。根据工程实践可知，激光雷达测绘平台众多，包括：机载、车载、船载、人工背负等，可根据测区实际情况进行合理选择；测绘过程中，严格根据测区情况做好系统选型、数据采集工作，科学开展点云数据与影像数据处理工作，保证测绘成果质量与精度满足要求。