分析在工程测绘中激光雷达测绘技术的运用

摘要：随着工程测绘行业的不断发展，测绘技术水平也得到了进一步的提高和改善，先进的科学技术也普遍应用到了工程测绘中来，其中就包括激光雷达测绘技术，它具有非常高的应用效能，利用计算机信息技术快捷高效地获取各种空间信息，为工程测绘带来了更多的便利。本文主要论述了激光雷达技术的应用原理和途径，以期能够为相关的实践提供些许理论依据。

关键词： 工程测绘 激光雷达技术 测绘原理 有效应用

中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：

社会经济和科技水平的发展促进了工程测绘的进步，激光雷达技术更是以其独特的使用优势得到工程测绘的青睐。激光雷达技术可以准确快速地获得空间的三维坐标，然后依据实时拍摄的数码相片，利用计算机技术来构建大型的空间实体，或者是对场景建立空间三维数据模型，以达到再现世界客观事物真实形态的效果，这种技术还具有充分的时效性，是快速获取空间信息的有效方式。

一、影响激光雷达测绘技术的应用原理

激光比普通光波具有更好的方向性，而且具备很强的单色性，相干性程度比较好，同时也不会受到外界环境的影响，另外太阳光线对其的作用也不大，这些特性使激光的应用范围变得更加宽泛，在测绘工程中使用激光测量，可以提高距离测量的准确性和科学性，所采集的数据结果的可信度比较高，还具有一定的抗干扰性能。利用激光雷达技术测量的过程是，先用激光器将激光射到物体的外表面，其中一部分的激光会反射回去，激光雷达中的接收器会将这一部分反射光全部接收，接收所用的时间长短也由精密仪器测出，进而可以算出激光器反射到物体之间的距离。

机载激光雷达的测量是利用定位激光点来实现的。在工程测绘中使用激光雷达测绘系统需要得到一定的激光器的位置坐标信息，可以利用GPS技术来获得，进而可以计算出每一个激光点的大地坐标，众多的激光点汇聚成激光点云，从而构成点云的图像。通常情况下，激光束的发射频率可大可小，依据实际情况，可以从每秒几个脉冲到几万个，激光点的数量也随之有所变化，例如每秒钟一万次的脉冲系统在一分钟之内由接收器记录到的点会达到六十万个，数量还是非常可观的。

还有一些激光雷达测绘系统可以记录同一脉冲的很多次反射，这些激光束先打在树冠的最顶部，另外一部继续向下打在更多的树叶或枝干上，有些甚至打在地面上被返回，这样就会产生一组多次返回的、并进行分层排列的坐标点，激光雷达测绘的这一特点被广泛应用到工程测绘中来，例如可以对所获得的信息进行分类处理和滤波处理，来获取相应的地面高程，还能够准确获取树木的高度和建筑物的高度等相关信息。

二、工程测绘中激光雷达技术的实际应用

（一）有效建立数字化高程模型

激光点云数据的密度比较高，精度也非常大，这些数据能够直接体现激光点位的三维坐标特点，而激光点云数据本身也是激光雷达测绘技术的最重要的数据产品，在测绘中具有关键的作用。通过自动处理方式，或者人工交互处理的方式，可以将人投射到植物、房屋、建筑物等的非地形的目标上，形成点云之后再进行滤波处理。从而建构出具有不规则性质的二角网TIN，然后快捷提取DEM。这些激光点的共同特征就是具有很大的密度，且数量也非常多，从而可以有效提高DEM的精确度和分辨率，实现数据的迅速采集和整理，可以满足很多行业对测绘精度的要求。

（二）在基础测绘工程中的应用

激光雷达测绘技术在基础测绘工程中的应用也十分广泛，基础的测绘工程包括三种，一是数字正射影像，简称DOM，二是数字线划地图，简称DLG，三是数字栅格地图，简称GRG。数字正射影像和数字线划地图的整个生产过程不能离开高精度三维信息作为支撑。

数字正射影像的实现是通过将DEM所收集的准确地形信息进行数字微分纠正得到的，倘若DEM所提供的信息不够精确，利用传统的数字正射影像方式就要靠数字摄影测量来实现，此种方式的实施工序比较复杂，对设备的要求和技术路线的要求都非常高，生产人员需要具备很高的技能水平。但是利用机载激光雷达测绘技术可以有效迅速提取地面状况的三维坐标，最大限度地为实现高精度的影像微分纠正提供保障，这样就为数字正射影像的生产过程提供了更多的便利条件，使其在普通的遥感图像的处理中就可以实现规模化的生产，而不需要再使用数字摄影测量平台，这样还可以节省成本费用。

（三）在精密工程测绘中高效运用

现代化的精密工程测绘中，很多项目都要运用到激光雷达测绘技术，例如在电力的选线工程、矿山的勘探和隧道的测绘中、水文的测绘中、沉降工程的测绘中、建筑的测绘中、考古现场和文物的鉴定测量中都需要大量采集测绘目标的三维坐标的具体信息，而且对精度的要求也非常高，有的时候还要建立三维模型，而传统的测绘技术不能满足更高的要求，机载激光雷达技术或者是地面激光雷达技术可以达到颇高的精度要求，在这一过程中，对实际景物的分析与模型的建构，以及实施某种规划决策方面的渠道主要是，利用数码相片获取相应的纹理信息，从而科学准确地建构出三维模型。例如在对电力线路进行设计的时候，利用地面激光雷达的测绘结果可以总宏观上清晰掌握所要设计线路的地形和环境状况，即便是处于树木比较密集的地方，也可以准确计算出为了电力线路的铺设所要砍伐的树木的多少。又比如，当进行电力路线的抢修和养护工作的时候，可以依据电力线路中所设置的激光雷达测绘数据点，以及地面点的总高程，准确计算出任何一处线路和地面之间的距离，为电力线路的抢修和养护工作提供了可靠的信息，这样就可以最大限度地提高工作效率。

（四）可以帮助实现数字化城市的建设

数字化城市的建设是以空间信息为根本基础的，大量空间信息的采集与整理工作是实现数字化城市建设的支撑和重要课题。激光雷达测绘技术能够获取分辨率非常高、且精度也非常大的数字地面模型以及数字正射影像，是构建数字化城市最为关键的途径和有效技术。数字化城市建构使用的传统技术工作量比较的大，效率又不高，同时还不能保证质量，在很大程度上降低了数字城市服务领域的纵深度。现阶段，采用激光雷达测绘技术，可以对地面建筑物实施空中激光扫描，或者进行地面的多角度扫描，高效便捷地获取测绘目标的三维点坐标，且具有很高的精度和密度，利用高科技软件可以建构具体逼真的城市模型。

总结：

综上所述，在工程测绘中应用激光雷达测绘技术不仅可以提高测绘的效率和质量，还可以完成传统的测绘技术所无法做到的项目，为进一步推动工程测绘的发展做出了应有的贡献，同时也为生活和生产的各个领域技术的突破与创新提供了必要的条件。

参考文献：

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