工程测绘中激光雷达测绘技术的应用

工程测绘中激光雷达测绘技术的应用

吴孟

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摘要：近年来，中国国防、工程建设、航空等事业取得重大突破。从当前来看，各种类型的领先技术正逐步的使用在工程测绘当中，其中激光雷达测绘技术是最被关注的。就此可以看出，激光雷达测绘技术在工程测绘中的应用尚处于起步阶段成功实施后，大大提高了工程测绘水平。通常在工程测绘中，为了正确理解实际的空间位置，工作人员需要完成测绘的各个环节。因此，对激光雷达测绘技术展开研究，对我国工程测绘行业的发展有着十分重要的现实意义。

关键词：工程测绘；激光雷达；测绘技术应用

一、工程测绘和激光雷达测绘技术的简介

测绘主要是指电子通信技术、计算机技术等先进技术的前提。以GPS、GIS和RS为核心，通过测量得到被测对象的位置信息和图形信息。通过计算、处理和数据收集，为加强施工管理和规划奠定了坚实的基础。由于激光雷达测绘技术具有高精度、全要素的优势,所以现在被越来越广泛的使用。该技术是利用光波完成所有测绘工作，并传输光波距离。长期以来，采集工作比传统的易受影响的光波更加安全。当光波在被测物体表面被接收时，--些反射光可以被传输到雷达接收机。雷达接收系统可以结合反射光数据计算出光波到被测物体的实际距离。全球定位系统在激光雷达测图系统中占有重要地位。它能及时接收激光雷达测图系统获取的所有位置信息，能准确定位被测物体的实际坐标。它具有一定的准确性。通过测量两个或两个以上的距离，它可以结合被测物体的实际轨迹，然后得到被测物体的运动速度。

二、测绘前的准备

技术设备需要定期维护，以便设备能够正常运行。对于激光雷达设备等具有高精度组件的设备，不仅需要定期维护，.而且在运行过程中也应持续关注。这也是为了确保设备收集的数据准确，并保持适当的水平。因此，激光雷达设备的精确操作方法必须在现场测绘前反复演练，以确保每个工人都能准确掌握所有相关的原理和操作技巧，从而保证团队的安全，发挥激光雷达技术的测绘作用，并获得积极的效益。例如，组织测绘人员预先学习激光雷达设备的维护方法，并定期进行检查和演习，以训练他们应对紧急情况的能力。由于该设备的测绘过程相当复杂，每一个操作步骤都是关键，因此，每个参与者都应该知道如何在不意外损坏设备的情况下高效操作。.

三、激光雷达测绘技术的分类

激光雷达测图技术在被测物体表面接收到光波时，可以将部分反射光传输到雷达接收机。雷达接收系统可以结合反射光数据计算出光波到被测物体的实际距离。激光雷达测绘技术通常分为:地面机载激光雷达扫描技术以及三维激光扫描技术。机载激光雷达扫描技术依靠高精度激光仪器、定位设备和数码相机，能够同步测量待测目标，高效快速地实现远程测量。测量完成后，软件系统对数据进行处理和计算，得到高精度的三维空间测量数据。其次，地面三维激光扫描技术将扫描仪器、数码相机和定位系统相结合，从地面对被测物体进行拍摄和扫描，并利用三维数字系统对采集的图像和返回的数据进行精确处理，完成三维空间数据的采集。

四、工程测绘中激光雷达测绘技术的应用

(1)精密测绘。

一般来说，精细工程的测绘主要包括沉降测量、建筑物测量等。这种精细工程的测量和绘图通常包括测量目标的收集和三维对象模型的创建。不管是测量目标的收集和三维对象模型的创建，都必须根据数据的测量和绘图进行分析、提取、建模，使用激光雷达测量技术能够保证高精度、全要素、高密度多维测量的测绘数据，而这些几乎可以满足精细机械测量和测绘的要求。

（2）矿山测绘

矿产资源及产业的管理，在一定程度上关系到资源城市的可持续发展，矿山生态环境越来越恶化，在一定程度上也会阻碍矿山的建设。因此，改进矿山数字化建设尤为重要。激光雷达测图技术在短期内能够提取所有矿山内部数据，应用点云数据处理软件建立三维模型，阐明了矿山的实际情况，提取了土壤模型和矿山模型，利用GIS对严重受损矿区进行了经济环境分析，监测了碰撞位置的损害程度，并给出了可能发生灾难的风险预警等。

(3)基础测绘

在基础测绘过程中，首先需要将被测对象的数字信息切割和反映出来，以此为前提形成最初的测绘图纸”。这--过程中最关键的任务是数字测量和数字摄影，这些工作是复杂而系统的。为了保证测绘数据的准确性，需要结合实际情况，对测绘切换进行合理规划5。激光雷达测图技术可以提高地面三维坐标的精度，可以满足高精度图像差分校正的要求，而无需数字摄影测量就可以获得数字正交投影，而不仅仅是数据，测量和简化绘图的复杂环境也可以降低劳动力成本。此外，激光雷达测绘技术使用高精度激光点云数据，直接将房屋道路、线路、水箱等物体中复制所有必要的三维信息，从而进行基本的测绘任务。

4. 电力传输和管道布图

就测量传输线路而言,可以通过激光雷达系统来得以实现。利用直升机能够顺着电力线或者是相应的管道飞行,和固定翼飞机相比，能够起到节约成本的效果,并且.依据不同情况，可以对飞机的速度等方面进行适当的调节,所得到的数据能够更加的准确。倘若将有关设备使用到激光雷达的平台上,例如数字相机等,不但能够达到测量的目的，而且还能够对线路的开展实现同步的效果。

（5）森林工业

森林工业主要是指从事木材生产以及林木加工产业，属于我国的重要商品材生产领域。对森林和树冠底部的地形的精密数据进行详细分析，需要利用激光雷达扫描技术，在获取树冠底端地形的同时，还可以实时将林木的高度精确测量出来。在进行数据处理的时候，通过分别采取地面返回数据和植被的返回数据，进行对比分析，可以获取树高、树冠的覆盖、材质等其他相关信息，以此对森林工业建设和发展产生重要影响。

（6）水下地形测量

一些激光雷达测绘技术使用两种不同波长的激光束来探测水下地形。例如，SHOALS 系统通过红外线探测水面，同时使用蓝光和绿光测量水底。通过两束甲酸之间的时间差，在测试过程中，反射性建筑物或水面的出现，会导致观测数据错误，此时，我们必须重新进行测量。而在密集的房屋地带，RTK技术的测绘结果可能不够准确，那么就应该及时选择其他观测地址，或者观测前事先排查好观测地点周围的环境，确保观测能够及时、准确的进行。另外，基站设置要合理:基站设置在中心位置，地势较高，注意附近是否有遮挡物。避免由于信号被遮挡而降低测量精度。基站与移动台的距离应合理:基站与移动台如果站与站之间的距离过大，计算参数会出现异常，无法得到固定的解。相关研究表明，如果基站与移动基站之间的距离控制在15千米以内，这样能够有效确保精度，甚至可以达到厘米级。

五、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

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