工程测绘中激光雷达测绘技术研究

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激光雷达测绘技术分为计算机系统、激光系统和雷达系统相互协作处理测量问题，该技术中的激光系统主要通过利用发射设备向外供给激光脉冲，得到的反馈信息传输到计算机系统当中，通过计算机自身的数据处理技术对数据进行存储和统计以及以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。应用在测绘当中主要是利用其光波来测量，在整个工程测绘工作进行当中，激光雷达技术首先发射激光测量出待测目标的空间三维坐标，利用构建的三维坐标绘制出目标相关的耳朵数字摄像片，得到具体的实体三维模型，进而真实的展现目标工程的所有物体[1]。激光雷达技术的运行过程经过对信号的处理形成模型后对模型当中的具体数据进行测量，具体数据包括目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。现在激光雷达技术已经得到了广泛的应用，其中在矿山工程当中对各种目标进行探测，由于具备自身的雷达系统可以进行实时的跟踪和识别。一般的激光雷达分为两种，一种为地面三维激光扫描技术，另一种是机载激光雷达扫描技术，这两种技术方法通常结合在同一项工程当中使用，以得到更准确的数据。

1基础工程中的激光雷达测绘技术

在基础工程当中利用激光雷达测绘技术首先进行初步的基础测绘，也就是构建出测绘的基本框架，通过对工程项目施工场地的测绘工作，获得一定的测量数据，实现工程项目的基本要求和主要施工目的，基础测绘是对有关测量物体的基本信息进行搜集和整理，需要构建图像的基本架构，确定平面图的大方向，建立三维坐标，获得基本的数据点，最后生成数字影像的过程[2]。为了得到准确的测量数据，在测量中使用激光发射仪，通过激光发射在不影响工程设施的基础上更快的测出测量结果。打开激光发射装置，放置在待测量的原件上，连接计算机进行数据的实施传输，开启雷达装置，当激光发生偏移时可以启动警报。利用计算机成像系统生成基本图像，标注目标点的大致位置，为后期的精密图像绘制做好基础工作。在得到基础图像的基础上测量建筑、变形、沉降等精密数据，这些精密测绘工作大多会涉及测量目标采集和三维物体模型构建工作。经过精密测量还需要对获得的精确数据信息进行处理，达到精化的效果。在基础工程当中利用激光雷达测绘技术进行对测体的测量时，会因为测体对激光的吸收而影响回波信号的信号质量和精度，激光的光波折射也会产生一定的偏差，从而产生具有一定误差率的异常距离值。采集到的这样的异常数据包括噪声等，需要利用计算机系统对数据进行滤波处理，基于激光数据脚点的高程突变等信息进行[3]。这样就可以得到具有使用价值的数据信息。将处理完成的信息需要转换成坐标数据，利用计算机系统中的数据转换软件将动态定位结果转换成为图像中的坐标，利用扫面中心坐标和坐标系间参数进行转换。将激光雷达测绘技术应用到基础工程当中，相比于传统的测绘方法更加方便，也能得到更加精确的结果。

2矿山工程中的激光雷达测绘技术

在当前生态文明社会的大背景下，中国的矿产事业在测绘阶段存在一定的困难，特别是在生态环境恶劣的矿山上，测绘过程会受到空间程度上的局限，想要满足矿产行业的发展要求就要投入大量的人员资源和财物资源，这样不仅会劳民伤财也无法达到预想中的效果。为了解决人力所不能为的问题，借助激光雷达测绘技术，通过数字矿山来推动矿业可持续发展。在矿山工程当中需要测绘的参数包括矿山地质分布、矿产资源分布、勘探路线等。由于矿山环境复杂，存在着很多的不确定因素，若通过工作人员进行实地勘测，可能会引发一系列的危险事故。尤其在勘探路线的规划上，需要在测绘当中标注好路线、路标、路障等，且这些信息要十分精确，才能保证矿山工程中的勘探工作可以顺利安全的进行。在这样的不方便工作人员深入的测量范围，大多使用无人机来进行操控，这样就需要获取无人机的飞行航迹推导出目标的准确坐标和原件尺寸。利用地面GPS基站和激光机载GPS的测量数据联合平差来确定飞机的飞行轨迹。该技术中的雷达系统所提供的是以椭球面为基准的大地高程，当测量范围广时，可以将地球表面当成平面来处理，其误差可忽略不计。将获得的测绘信息与基础物理模型进行叠加，构建被测物体的精细三维模型，使矿山工程得以顺利实施。将已经成型的矿山工程模型存储在计算机系统当中，该模型还可以应用在很多其他的工程当中，对后期的矿山的管理、修缮、开发甚至采矿都有着一定的参考价值。

3电力工程中的激光雷达测绘技术

在电力工程当中除了对电路元件设施进行测绘外，还需要对内部电力传输和管道线路进行测量和规划，由于工程环境复杂具有许多不安全因素的存在，也就为传统的线路测绘工作增加了一定的难度。在激光雷达测绘技术当中利用机载雷达扫描技术即可最大限度地突破不利地理环境因素的影响。由于电路一般存在建筑内部或者地下，所以在激光雷达测绘技术实施过程中，一般的电力工程测绘利用直升机或无人机进行测量工作，雷达系统起到主要作用。雷达系统对传输中的电力线路进行勘测，避免测量产生偏移影响数据的准确，让飞行设备沿着电力传输与管道传输的走向和线路从头至尾飞行即可完成测绘工作。由于一些传输线路比较薄弱，要选择合适激光强度，为了保证采集效果可以按照电力的强弱来自动调整发射激光的强度。除此之外，飞行设备的飞行高度和飞行速度也会影响数据的采集，所以在计算机数据分析和形成模型的过程中，需要将影响因素考虑其中并采取一定的处理措施，以获得更高质量的测绘数据。在具体线路测绘工作当中，还可以安装录像机和数字相机等设备，在测绘的同时对电力传输线路进行检查和维护，使得两项工作能够完美结合。由于线路测绘的危险系数相对较高，所以对其精细度的要求也更加严苛，所以在线路测绘中所用到的激光发射装置和雷达装置要定期进行维护，避免因设备问题而引起的数据偏差，通过激光雷达测绘技术的应用提高电力网管布设的科学性和实用性。

4结语

现如今激光雷达测绘技术已经逐渐应用到各种行业的工程当中，按研究的对象包括矿山工程测绘、水利工程测绘、公路工程测绘、铁路工程测绘等。经过长时间的应用分析发现激光雷达测绘技术解决了传统测绘工作中的问题，且提升了测绘的效率。但由于中国对该技术的应用相比于发达国家起步较晚，还有更大的发展空间，希望在今后的使用过程中不断的对技术进行改进，推动测绘事业的发展。

参考文献

[1]徐晓臣,谢津平.机载激光雷达技术在乌龙山抽水蓄能电站工程测量中的应用[J].水利水电技术,2017,48(10):95-103.

[2]王丽英,夏玉红,宣野,等.多回波激光雷达点云冗余数据辨识及消除[J].测绘科学,2018,42(6):15-21.

[3]黄鹤,佟国峰,夏亮,等.SLAM技术及其在测绘领域中的应用[J].测绘通报,2018,12(3):18-24.

作者:徐四祥 单位:佛山市测绘地理信息研究院